KR20160097319A - 삽통식 생검 바늘 - Google Patents

Abstract

세장형 시스, 및 시스의 루멘 내에 활주 가능하게 배치된 세장형 기기를 포함하는 최소 침습 시스템이 개시된다. 시스는 복수의 슬롯, 시스 요소, 및 강성 튜브 섹션을 구비한 가요성 튜브부를 포함하고, 가요성 튜브부는 시스 요소의 원위 단부에 고정되게 커플링되고, 강성 튜브 섹션은 가요성 튜브의 원위 단부에 고정되게 커플링된다. 루멘은 시스 요소, 가요성 튜브부, 및 강성 튜브 섹션을 통해 연장하고 시스의 길이방향 축을 형성한다. 기기는 강성 원위부가 강성 튜브 섹션 내에 후퇴되는 후퇴 구성과 강성 원위부가 강성 튜브 섹션으로부터 적어도 부분적으로 연장되는 연장 구성 사이에서 활주하도록 구성된 강성 원위부를 구비한다.

Description

삽통식 생검 바늘{TELESCOPING BIOPSY NEEDLE}

본 개시내용은, 최소 침습 시술을 수행하기 위해 환자 해부 구조부를 항해하는 시스템 및 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로, 저-프로파일, 삽통식, 가요성 의료 기기를 사용하여 목표 조직 생검을 획득하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

최소 침습 의료 기술은 의료 시술 동안 손상되는 조직의 양을 감소시키기 위해 의도되고, 이에 의해 환자 회복 시간, 불편함 및 유해한 부작용을 감소시킨다. 이러한 최소 침습 기술은 환자 해부 구조부의 자연적 구멍을 통해 또는 하나 이상의 수술적 절개부를 통해 수행될 수 있다. 임상 의사는 이들 자연적 구멍 또는 절개부를 통해 목표 조직 위치에 도달하도록 의료 공구를 삽입할 수 있다. 의료 공구는 치료 기기, 진단 기기, 및 수술 기기 등의 기기를 포함한다. 목표 조직 위치에 도달하기 위해, 최소 침습 의료 기기는 폐, 직장, 소장, 신장, 심장, 순환계 등 같은 해부 시스템 내의 자연적으로 또는 수술적으로 생성된 통로를 항해할 수 있다.

최소 침습 외과 시술은 전형적으로, 목표 조직 위치에 대한 적절한 액세스 및 목표 조직 위치에서의 거동을 보장하기 위해 몇몇 종류의 기기 위치 모니터링에 의존한다. 종래의 최소 침습 외과 기기는 일반적으로, 사전결정된 해부 경로(예를 들어, 혈관성형술 풍선 카테터)를 종동하도록 설계된 매우 가요성인 시스템 또는 일반적으로 강성, 세장형 요소(예를 들어, 복강경 또는 로봇식 시스템) 중 어느 하나로부터 형성된다. 어느 경우든, 위치 모니터링은 전형적으로 기기의 불연속부(예를 들어, 카테터의 원위 팁)의 국부적 트래킹을 포함한다. 남아있는 가이드와이어/카테터 길이는, 남아있는 길이 범위에 대한 우연한 검지가 팁 전진의 형광투시 시각화 도중 나타나는 점을 제외하면 활발히 모니터링되지 않는다.

그러나, 점점 더욱 복합적인 최소 침습 외과 시스템은 안전하고 효과적인 사용을 위해 향상된 기기 위치 모니터링을 요구할 수 있다. 예를 들어, 가요성, 조향 가능 바늘의 개발은 직선 경로를 통한 액세스에 대해 문제가 될 수 있는 내부 위치(예를 들어, 임의의 간섭적 해부 구조부를 천공하는 것이 바람직하지 않은 상황)에서, 절제 처치 또는 방사능 시드 배치 등의 생검 및/또는 치료 처치 등의 시술을 위한 기회를 제공한다. 가요성, 조향 가능 바늘은 예를 들어 간 또는 다른 내부 장치를 위한 경피성 생검 바늘의 경우에서와 같이, 조직 내로의 직접적인 침투에 의해 목표 부위에 전달될 수 있다. 다른 예에서, 가요성, 조향 가능 바늘은 예를 들어, 혈관성형술 폐 또는 위 생검의 경우에서와 같이, 내시경 또는 카테터의 루멘을 통과하여 목표 부위에 전달될 수 있다.

최소 침습 유형의 가요성 바늘의 사용 및 위치 트래킹은 종래의 로봇식 또는 복강경 시술보다 상당히 더욱 복잡할 수 있다. 조향 가능 바늘의 실제 형상의 변동성은 강성 요소의 연동 장치의 변동성보다 훨씬 더 클 뿐만 아니라, 바늘 가요성은 조직 특성의 변화로 인해 목표 궤적으로부터의 편차에 대한 민감성을 크게 증가시킬 수 있다(예를 들어, 반흔 조직 또는 예측되는 조직보다 더 깊은 조직은 가요성 바늘의 예측 곡률보다 더 클 수 있다). 따라서, 가요성 바늘의 위치를 정확히 안내하고 추적하는 것은 고유의 어려움을 제기한다.

따라서, 최소 침습 외과 시술 도중 효과적으로 안내되고 추적될 수 있는 조향 가능 가요성 바늘 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 여기에 개시된 장치, 시스템 및 방법은 종래 기술의 하나 이상의 단점을 극복한다.

본 발명의 실시예들이 상세한 설명에 이어지는 청구항에 의해 요약된다.

일 실시예에서, 본 개시내용은 세장형 시스(sheath), 세장형 기기, 및 보유 기구를 포함한 의료 장치를 개시한다. 세장형 시스는 제1 루멘을 형성하고, 강성 원위부 및 가요성 근위부를 포함한다. 세장형 기기는 제2 루멘을 형성하는 강성 원위 섹션을 포함한다. 세장형 기기는 세장형 시스의 제1 루멘 내에 적어도 부분적으로 활주 가능하게 배치된다. 세장형 기기는 세장형 시스에 관해 연장될 수 있다. 연장된 구성에서, 세장형 기기의 강성 원위 섹션은 세장형 시스의 강성 원위부로부터 연장된 위치에 있다. 보유 기구는 강성 원위부로부터 이 연장된 위치에서 강성 원위 섹션을 유지하도록 작동한다.

다른 실시예에서, 본 개시내용은 의료 장치를 작동하는 방법을 개시한다. 방법은 강성 원위부를 구비한 세장형 시스를 구불구불한 경로를 통해 관심 해부 조직까지 항해시키는 단계를 포함한다. 관심 해부 조직에 도달시, 강성 원위 섹션을 구비한 세장형 기기는 세장형 시스의 루멘으로부터 연장된다. 강성 원위 섹션은 이후 강성 원위부로부터 연장된 위치에서 유지되고, 강성 원위 섹션 및 강성 원위부는 관심 해부 조직 내에 삽입된다.

다른 실시예에서, 본 개시내용은 세장형 시스 및 세장형 기기를 포함하는 최소 침습 시스템을 개시한다. 일 양태에서, 세장형 시스는 근위 단부로부터 원위 단부로 연장하고, 가요성 근위부, 강성 원위부, 및 루멘을 포함한다. 일 양태에서, 루멘은 가요성 근위부 및 강성 원위부를 통과하여 연장하고 시스의 길이방향 축을 형성한다. 일 양태에서, 가요성 근위부는 강성 원위부에 고정되게 커플링된다. 일 양태에서, 세장형 기기는 시스의 루멘 내에 활주 가능하게 배치된다. 일 양태에서, 세장형 기기는 강성 원위 섹션을 포함하고, 기기의 강성 원위부가 시스의 강성 원위부 내에서 후퇴하는 후퇴 상태와 의료 기기의 강성 원위 섹션이 시스의 강성 원위부로부터 적어도 부분적으로 연장하는 연장 구성 사이에서 시트 내에서 이동 가능하다.

다른 실시예에서, 본 개시내용은 세장형 시스 및 바늘을 포함하는 최소 침습 시스템을 개시한다. 일 양태에서, 세장형 시스는 근위 단부로부터 원위 단부로 연장하고, 가요성 근위부, 강성 원위부, 및 루멘을 포함한다. 일 양태에서, 가요성 근위부는 강성 원위부에 고정되게 커플링된다. 일 양태에서, 루멘은 가요성 근위부 및 강성 원위부를 통해 연장하고 시스의 길이방향 축을 형성한다. 일 양태에서, 바늘은 가요성 근위 섹션 및 강성 원위 섹션을 포함한다. 일 양태에서, 바늘은 시스의 루멘 내에 활주 가능하게 배치되고, 바늘은 바늘의 강성 원위 섹션이 시스의 강성 원위부 내에 후퇴되는 후퇴 상태와 바늘의 적어도 강성 원위부가 시스의 원위 단부로부터 연장하는 연장 구성 사이에서 시스 내에서 이동 가능하다.

다른 실시예에서, 본 개시내용은 세장형 시스 및 세장형 기기를 포함하는 최소 침습 시스템을 개시한다. 일 양태에서, 세장형 시스는 근위 단부로부터 원위 단부로 연장하고, 가요성 튜브부, 시스 요소, 강성 튜브 섹션, 및 루멘을 포함한다. 일 양태에서, 가요성 튜브부는 시스 요소의 원위 단부에 고정되게 커플링되고, 강성 튜브 섹션은 가요성 튜브의 원위 단부에 고정되게 커플링된다. 일 양태에서, 루멘은 시스의 길이방향 축을 형성하도록 시스 요소, 가요성 튜브부, 및 강성 튜브 섹션을 통해 연장한다. 일 양태에서, 세장형 기기는 시스의 루멘 내에 활주 가능하게 배치되고, 기기는 강성 원위부가 시스의 강성 튜브 섹션 내에 후퇴되는 후퇴 구성과 강성 원위부가 시스의 강성 튜브 섹션으로부터 적어도 부분적으로 연장하는 연장 구성 사이에서 이동하도록 구성된 강성 원위부를 포함한다.

다른 실시예에서, 본 개시내용은 세장형 가요성 시스, 바늘, 및 센서 요소를 포함하는 최소 침습 기기 시스템을 개시한다. 일 양태에서, 시스는 근위 단부로부터 원위 단부로 연장하고 가요성 근위부, 강성 원위부, 및 가요성 근위부 및 원위 강성부를 통해 연장하며 시스의 길이방향 축을 형성하는 루멘을 포함한다. 일 양태에서, 바늘은 바늘 루멘을 포함하고, 시스의 루멘 내에 활주 가능하게 배치된다. 일 양태에서, 바늘은 가요성 근위 섹션 및 강성 원위 섹션을 포함하고, 바늘은 강성 원위 섹션이 시스의 강성 원위부 내에 삽통식으로 수용되는 후퇴 상태와 강성 원위 섹션이 시스의 강성 원위부로부터 원위로 연장하는 연장 상태 사이에서 이동 가능하다. 일 양태에서, 센서 요소는 바늘 루멘 내에 배치된다. 일 양태에서, 시스템은 바늘 및 세장형 가요성 시스를 조작하도록 구성된 액추에이터를 포함한다.

다른 실시예에서, 본 개시내용은 최소 침습 시술에서 환자 내의 목표 조직으로부터 생검 샘플을 획득하는 방법을 개시하며, 가요성 바늘 시스템의 원위 단부를 관심 해부 영역에 인접하여 위치설정하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 가요성 바늘 시스템은 외부 시스 내에 활주 가능하게 배치된 바늘을 포함하고, 외부 시스는 가요성 근위부 및 강성 원위부를 통해 연장하는 공통 루멘을 구비하고, 바늘은 강성 원위 섹션, 강성 원위 섹션과 유체 연통하는 루멘, 및 루멘과 동축으로 정렬된, 수용된 센서 시스템을 포함한다. 일 양태에서, 방법은 바늘의 검지 위치를 평가하는 단계, 및 바늘의 강성 원위 섹션이 강성 원위부의 원위부에서 나타나고 목표 조직을 관통할 때까지 목표 조직의 방향에서의 검지 위치에 기초하여 외부 시스를 통해 바늘의 근위 단부를 전진시키는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 방법은 바늘이 전진될수록 바늘의 강성 원위 섹션을 넘어 외부 시스의 원위 단부를 전진시키는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 방법은 목표 조직을 향해 검지 위치에 기초하여 바늘을 전진시키는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 방법은 바늘의 강성 원위 섹션을 통해 생검 샘플을 획득하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 추가 양태, 특징, 및 장점은 이후 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 개시내용의 양태는 첨부된 도면과 함께 판독될 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준 관례에 따르면, 다양한 특징부들이 축척에 맞게 도시되지 않았음이 강조된다. 사실, 다양한 특징부들의 치수는 설명을 명확하게 하기 위해 임의로 증가 또는 감소될 수 있다. 또한, 본 개시내용은 다양한 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간단 및 명료함을 위한 것이며 그 자체가 설명되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따르는 원격작동 의료 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따르는 예시적인 바늘 시스템을 포함하는 의료 시스템의 블록도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 원위부를 설명하고, 예시적인 조향 가능, 가요성 바늘 시스템은 본 개시내용의 실시예에 따르는 예시적인 바늘 및 예시적인 외부 시스를 구비한다. 도 3a는 예시적인 외부 시스 내에 부분적으로 연장된 상태로 위치설정된 예시적인 바늘을 도시한다. 도 3b는 예시적인 외부 시스 내에 후퇴 상태로 위치설정된 예시적인 바늘을 도시한다. 도 3c는 외부 시스에 관해 완전히 연장된 상태로 위치설정된 예시적인 바늘을 설명한다.
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따라서 예시적인 조향 가능, 가요성 바늘 시스템의 원위부를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 4에 도시된 바늘 시스템의 예시적인 외부 시스의 도식적 측면도를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 4에 도시된 외부 시스의 도식적 단면도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 6에 도시된 외부 시스의 예시적인 코일 시스의 도식적 측면도를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 7에 도시된 8-8 선을 따르는 코일 시스의 도식적인 단면도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 6에 도시된 외부 시스의 예시적인 세장형 튜브의 도식적 측면도를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 세장형 튜브의 확대부의 도식적 측면도를 도시한다.
도 11은 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 6에 도시된 외부 시스의 예시적인 시스 팁의 도식적 측면도를 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 12-12 선을 따르는 시스 팁의 도식적 단면도를 도시한다.
도 13은 도 11에 도시된 13-13 선을 따르는 시스 팁의 도식적 단면도를 도시한다.
도 14는 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 4에 도시된 예시적인 조향 가능, 가요성 바늘 시스템의 원위부의 부분 측단면도를 도시한다. 도 14는 예시적인 외부 시스 내의 비-전진 또는 비-연장 위치의 바늘 시스템의 예시적인 바늘을 도시한다.
도 15는 도 14에 도시된 예시적인 조향 가능, 가요성 바늘 시스템의 원위부의 부분적 측단면도이고, 예시적인 바늘이 예시적인 외부 시스에 관해 전진 또는 연장 위치에 있는 상태이다.
도 16은 도 15에 도시된 16-16 선을 따르는 예시적인 바늘 및 예시적인 시스 팁의 도식적 단면도를 도시한다.
도 17은 본 개시내용의 실시예에 따라서 도 14에 도시된 예시적인 바늘의 예시적인 바늘 재킷의 도식적 측면도를 도시한다.
도 18은 도 17에 도시된 18-18 선을 따르는 예시적인 바늘 재킷의 도식적 단면도를 도시한다.
도 19a는 본 개시내용의 실시예에 따라서 구불구불한 경로(즉, 환자의 해부 구조부 내에 있음)를 항해하는 도 14에 도시된 예시적인 바늘 시스템의 도식적 도면을 도시한다.
도 19b는 본 개시내용의 실시예에 따라서 생검 샘플(즉, 환자의 해부 구조부 내의 목표 영역에 있음)을 획득하는 도 14에 도시된 예시적인 바늘 시스템의 도식적 도면을 도시한다.
도 20a는 본 개시내용의 실시예에 따라서 구불구불한 경로(즉, 환자의 해부 구조부 내에 있음)를 항해하는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 예시적인 바늘 시스템의 도식적 도면을 도시한다.
도 20b는 본 개시내용의 실시예에 따라서 생검 샘플(즉, 환자의 해부 구조부 내의 목표 영역에 있음)을 획득하는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 예시적인 바늘 시스템의 도식적 도면을 도시한다.
도 21은 도 14에 도시된 바늘 시스템의 예시적인 근위부의 부분적 측단면도를 도시한다. 예시적인 바늘 및 예시적인 외부 시스는 비-전진 또는 비-연장 위치로 도시된다.
도 22는 도 14에 도시된 바늘 시스템의 예시적인 근위부의 부분적 측단면도를 도시한다. 예시적인 바늘은 전진 또는 연장 위치로 도시되고 예시적인 외부 시스는 비-전진 또는 비-연장 위치로 도시된다.
도 23은 도 14에 도시된 바늘 시스템의 예시적인 근위부의 부분 측단면도를 도시한다. 예시적인 바늘 및 예시적인 외부 시스 양자 모두는 전진 또는 연장 위치로 도시된다.
도 24 및 도 25는 본 개시내용의 실시예에 따르는 다중 삽통식 섹션을 구비한 예시적인 바늘 시스템을 도시한다. 도 24는 연장 구성의 바늘 시스템을 도시하고, 도 25는 후퇴 구성의 바늘 시스템을 도시한다.
도 26은 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 예시적인 의료 기기 내에 위치설정된 예시적인 센서 스타일렛(stylet)을 도시한다.
도 27은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 예시적인 바늘 시스템 내에 위치설정된 도 26에 도시된 센서 스타일렛을 도시한다.

본 개시내용의 원리의 이해를 도모하기 위해, 도면에 예시된 실시예를 참조하며, 이를 설명하기 위해 구체적인 표현이 사용될 것이다. 그럼에도, 본 개시내용의 범위의 제한이 의도되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 양태의 다음의 상세한 설명에서, 개시된 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 구체적인 세부 사항이 설명된다. 그러나, 본 개시내용의 실시예는 이러한 구체적인 세부 사항 없이 실시될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 공지된 방법, 절차, 구성요소, 및 회로는 본 발명의 실시예의 양태를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않았다.

상술된 장치, 기기, 방법에 대한 임의의 변형 및 추가 수정과, 본 개시내용의 원리의 임의의 추가 적용은 본 개시내용과 관련되는 통상의 기술자에 일반적으로 도출해 낼 수 있는 것으로 충분히 생각된다.

특히, 일 실시예와 관련하여 설명된 특징, 구성요소, 및/또는 단계는 본 개시내용과 관련하여 설명된 특징, 구성요소, 및/또는 단계와 조합될 수 있다는 것이 충분히 생각된다. 또한, 여기에 제공된 치수는 구체적인 예를 위한 것이며, 본 개시내용의 개념을 실행하기 위해 상이한 크기, 치수, 및/또는 비율이 이용될 수 있다는 것이 생각된다. 필요 없는 설명 반복을 피하기 위해, 하나의 예시적인 실시예에 따라서 설명되는 하나 이상의 구성요소 또는 작용은 다른 예시적인 실시예로부터 적용되는 바에 따라 사용되거나 생략될 수 있다. 간결함을 위해, 이러한 조합의 많은 반복을 개별적으로 설명하지 않는다. 간략화를 위해, 일부 경우 동일하거나 유사한 부분을 언급하기 위해 도면 전체에서 동일한 참조 번호가 사용된다.

이하의 실시예는 3차원 공간에서의 다양한 기기 및 그들의 상태의 면에서 기기의 부분을 설명할 것이다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "위치"는 3차원 공간(예를 들어, 직교 X, Y, Z 좌표를 따르는 3개의 병진 이동 자유도)에서의 대상 또는 대상의 일부분의 위치를 지칭한다. 여기에 사용된 바와 같이, "배향"이라는 용어는 대상 또는 대상의 일부분의 회전 배치(3개의 회전 자유도 - 예를 들어, 롤링, 피칭, 및 요잉)를 지칭한다. 여기에 사용되는 바와 같이, "자세"라는 용어는 적어도 하나의 병진 이동 자유도에서의 대상 또는 대상의 일부분의 위치 및 적어도 하나의 회전 자유도에서의 대상 또는 대상의 일부분의 배향을 지칭한다(6개까지의 총 자유도). 여기에 사용된 바와 같이, "형상"이라는 용어는 세장형 대상물을 따라 측정된 자세, 위치, 또는 배향의 세트를 지칭한다.

용어 "근위" 및 "원위"는 여기에서 임상의사로부터 수술 부위로 연장하는 기기의 단부를 조작하는 임상의사와 관련하여 사용되는 점이 인식될 것이다. 용어 "근위"는 임상의사에게 더 가까운 기기의 부분을 지칭하고, 용어 "원위"는 임상의사로부터 더 멀고 수술 부위에 더 가까운 기기의 부분을 지칭한다. 간결성 및 명확성을 위해, 여기에서 "수평", "수직", "위", 및 "아래" 등의 공간 용어는 도면과 관련하여 사용될 수 있다. 그러나, 수술 기기는 많은 배향 및 위치에서 사용되며, 거기에서의 용어는 제한적이고 완전한 것으로 의도되지 않는다.

본 개시내용은 일반적으로 최소 침습 의료 시술에 사용되는 조향 가능, 가요성 바늘 시스템에 관한 것으로, 최소 침습 의료 시술은 진단, 외과적, 및/또는 치료 시술을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 몇몇 경우, 본 개시내용의 실시예는 원격작동 시스템의 일부이도록 구성된다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 여기에 개시된 조향 가능, 가요성 바늘 시스템이 조향 가능, 가요성 바늘을 필요로 하는 유사한(예를 들어, 비-원격작동) 적용예에서 사용될 수 있다는 점을 인식할 것이다.

여기에 개시된 바늘 시스템은 외부 시스 및 가요성 바늘을 포함한다. 여기에 개시된 가요성 바늘 및 외부 시스는 외부 시스가 원위로 전진하고 조직 내로 전진할 때 또는 전진한 이후 바늘을 둘러싸는 것을 허용하는 삽통식 유형으로 배열된다. 일 양태에서, 여기에 개시된 바늘 시스템은 바늘의 조향 가능 길이를 따라서 축방향으로 연장하고 바늘 팁 근처에서 종결하는 위치/형상 센서를 포함하도록 구성된다. 여기에 개시된 외부 시스는 센서 상의 굽힘 변형을 최소화할 뿐만 아니라 해부 조직을 통한 삽입 및 진행 도중 바늘을 보호할 수 있다. 여기에 개시된 바늘 시스템의 이들 특징은 최소 침습 시술에서의 삽입 도중 바늘의 조향성, 안정성, 및 거리/궤적 제어를 향상시킬 수 있다. 따라서, 여기에 개시된 바늘 시스템은 조향 가능 바늘의 성능을 향상시킬 수 있고, 조향 가능 바늘의 적절한 적용예의 범위를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 일 예에서, 여기에 개시된 가요성 바늘 시스템은 사용자가 목표 생검 위치를 더 정확하게 도달하여 샘플링하고, 더욱 용이하게 임계 구조부 주위에서 항해하고, 부정확한 생검의 기회를 감소시키는 것을 가능하게 한다.

다양한 실시예에 따르면, 생검 시술 등의 의료 시술은 기기 전달을 안내하는 원격작동 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 도면의 도 1을 참조하면, 예를 들어, 진단, 치료 또는 외과적 시술을 포함하는 의료 시술에 사용하기 위한 원격작동 의료 시스템은 일반적으로 참조 번호 100으로 표시된다. 설명되는 바와 같이, 본 개시내용의 원격작동 의료 시스템은 외과 의사의 원격작동 제어 하에 있다. 대안적인 실시예에서, 원격작동 의료 시스템은 절차 또는 하위-절차를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터의 부분적 제어 하에 있을 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 절차 또는 하위-절차를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터의 전체적 제어 하에서 완전 자동화 의료 시스템이 사용되어 절차 또는 하위-절차를 수행할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원격작동 의료 시스템(100)은 일반적으로 환자(P)가 위치설정되는 수술대(O)에 또는 그 부근에 장착된 원격작동 조립체(102)를 포함한다. 의료 기기 시스템(104)은 원격작동 조립체(102)에 작동 가능하게 커플링된다. 조작자 입력 시스템(106)은 외과의사 또는 다른 유형의 임상의사(S)가 수술 부위의 또는 수술 부위를 나타내는 영상을 관찰하고 의료 기기 시스템(104)의 작동을 제어할 수 있게 한다.

조작자 입력 시스템(106)은, 통상적으로 수술대(O)와 동일한 방 안에 위치되는 외과의사의 콘솔에 위치될 수 있다. 그러나, 외과의사(S)는 환자(P)와 다른 방 또는 완전히 다른 건물에 위치될 수 있다. 조작자 입력 시스템(106)은 일반적으로 의료 기기 시스템(104)을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 장치를 포함한다. 제어 장치(들)는 손잡이, 조이스틱, 트랙볼, 데이터 글러브, 트리거-건, 수조작식 제어기, 음성 인식 장치, 터치 스크린, 신체 움직임 또는 존재 센서 등과 같은 임의의 수의 다양한 입력 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 외과의사가 수술 현장에 존재하는 것처럼 직접적으로 기기를 제어하는 강한 느낌을 갖도록, 제어 장치(들)가 기기와 일체라는 인식인 원격현존감(telepresence)을 외과의사에게 제공하기 위해 제어 장치(들)에는 원격작동 조립체의 의료 기기와 적어도 동일한 자유도가 구비될 것이다. 다른 실시예에서, 제어 장치(들)는 연계된 의료 기기보다 많거나 적은 자유도를 가질 수 있으며, 여전히 외과의사에게 원격현존감을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 장치(들)는 6개 자유도로 이동하며 또한(예를 들어, 파지 조오(grasping jaw) 폐쇄, 전극에의 전위 인가, 의료 처치 전달 등을 위해) 기기를 작동시키기 위해 조작가능한 핸들을 포함할 수 있는 수동 입력 장치이다.

원격작동 조립체(102)는 의료 기기 시스템(104)을 지지하고, 하나 이상의 비-서보 제어 링크의 운동학적 구조(예를 들어, 일반적으로 셋업 구조로 지칭되는, 제 위치에 수동으로 위치설정 및 로킹될 수 있는 하나 이상의 링크) 및 원격작동 조작기를 포함할 수 있다. 원격작동 조립체(102)는 의료 기기 시스템(104) 상의 입력부들을 구동하는 복수의 모터를 포함한다. 이들 모터는 제어 시스템(예를 들어, 제어 시스템(112))으로부터의 명령에 응답하여 움직인다. 모터는 구동 시스템을 포함하고, 이 구동 시스템은 의료 기기 시스템(104)에 커플링될 때 의료 기기를 자연적으로 또는 수술적으로 생성된 해부 구멍 내로 전진시킬 수 있다. 다른 동력식 구동 시스템이 의료 기기의 원위 단부를 다중 자유도로 이동시킬 수 있고, 이러한 다중 자유도는 3개 선형 운동 자유도(예를 들어, X, Y, Z 데카르트 축을 따른 선형 운동) 및 3개 회전 운동 자유도(예를 들어, X, Y, Z 데카르트 축 중심의 회전)를 포함할 수 있다. 추가로, 모터는 생검 장치 등의 조오에 조직을 파지하기 위해 기기의 관절식 엔드 이펙터(end effector)를 작동시키도록 사용될 수 있다.

또한, 원격작동 의료 시스템(100)은 원격작동 조립체의 기기에 관한 정보를 수신하기 위해 하나 이상의 하위-시스템을 구비한 센서 시스템(108)을 포함한다. 이러한 하위-시스템은 위치 센서 시스템(예를 들어, 전자기(EM) 센서 시스템), 카테터 팁 및/또는 기기 시스템(104)의 가요성 본체를 따른 하나 이상의 세그먼트의 위치, 배향, 속력, 속도, 자세 및/또는 형상을 결정하기 위한 형상 센서 시스템, 및/또는 카테터 시스템의 원위 단부로부터 영상을 포착하기 위한 시각화 시스템을 포함할 수 있다.

또한, 원격작동 의료 시스템(100)은 디스플레이 시스템(110)을 포함하고, 디스플레이 시스템은 센서 시스템(108)의 하위-시스템에 의해 생성된 의료 기기 시스템(들)(104) 및 수술 부위의 영상 또는 표현을 표시한다. 디스플레이(110) 및 조작자 입력 시스템(106)은 조작자가 원격현존감을 인지하면서 조작자 입력 시스템(106) 및 의료 기기 시스템(104)을 제어할 수 있도록 배향될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 디스플레이 시스템(110)은 컴퓨터 단층촬영(CT), 자기 공명 영상화(MRI), 형광투시, 서모그래피, 초음파, 광 간섭 단층촬영(OCT), 열 영상화, 임피던스 영상화, 레이저 영상화, 나노튜브 X-선 영상화 등 같은 영상화 기술을 사용하여 수술전에 또는 수술중에 영상화된 및/또는 기록된 수술 부위의 영상을 제공할 수 있다. 제공된 수술전 또는 수술중 영상은 2차원, 3차원 또는 4차원(예를 들어, 시간 기반 또는 속도 기반 정보 포함) 영상 및 영상을 재현하기 위한 관련 영상 데이터 세트를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 디스플레이 시스템(110)은 의료 기기의 팁의 위치에서의 내부 수술 부위의 가상 영상을 외과의사에게 제공하도록 의료 기기의 실제 위치가 수술전 또는 동시성 영상과 정합되는(예를 들어, 동적으로 참조되는) 가상 가시화 영상을 표시할 수 있다.

다른 실시예에서, 디스플레이 시스템(110)은 수술 부위에서의 의료 기기의 가상 영상을 외과의사에게 제공하도록 의료 기기의 실제 위치가 이전의 영상(수술전 기록된 영상 포함) 또는 동시성 영상과 정합되는 가상 가시화 영상을 표시할 수 있다. 의료 기기를 제어하는 외과의사를 보조하도록 의료 기기 시스템(104)의 일부의 영상이 가상 영상 상에 중첩될 수 있다.

또한, 원격작동 의료 시스템(100)은 제어 시스템(112)을 포함한다. 제어 시스템(112)은 의료 기기 시스템(104), 조작자 입력 시스템(106), 센서 시스템(108), 및 디스플레이 시스템(110) 사이의 제어를 실행하기 위해, 적어도 하나의 메모리와 적어도 하나의 프로세서(미도시), 그리고 통상적으로는 복수의 프로세서를 포함한다. 또한, 제어 시스템(112)은 여기에 개시된 양태에 따라서 설명된 방법 중 일부 또는 모두를 이행하도록 프로그램된 명령어(예를 들어, 이러한 명령어를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체)를 포함한다. 제어 시스템(112)은 도 1의 단순화된 개요에 단일 블록으로서 도시되어 있지만, 이 시스템은 둘 이상의 데이터 처리 회로를 포함할 수 있고, 이러한 처리의 일 부분은 선택적으로 원격작동 조립체(102) 상에서 또는 이에 인접하여 수행될 수 있고, 이러한 처리의 다른 부분은 조작자 입력 시스템(106) 등에서 수행된다. 매우 다양한 집중식 또는 분산식 데이터 처리 아키텍처들 중 임의의 것이 채용될 수 있다. 유사하게, 프로그램된 명령어는 다수의 별개의 프로그램 또는 서브루틴으로서 구현될 수 있고, 또는 이들은 여기에 설명된 원격작동 시스템의 다수의 다른 양태에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템(112)은 블루투스, IrDA, HomeRF, IEEE 802.11, DECT 및 와이어리스 텔레메트리(Wireless Telemetry) 등의 무선 통신 프로토콜을 지원한다.

일부 실시예에서, 제어 시스템(112)은 의료 기기 시스템(104)으로부터 힘 및/또는 토크 피드백을 수신하는 하나 이상의 서보 제어기를 포함할 수 있다. 이 피드백에 응답하여, 서보 제어기는 신호를 조작자 입력 시스템(106)으로 전송한다. 서보 제어기(들)는 또한 신체 내의 개구를 통해 환자 신체 내의 내부 수술 부위로 연장되는 의료 기기 시스템(들)(104)을 이동시킬 것을 원격작동 조립체(102)에 지시하는 신호를 전송할 수 있다. 임의의 적합한 보편적인 서보 제어기 또는 특수화된 서보 제어기가 사용될 수 있다. 서보 제어기는 원격작동 조립체(102)와 일체화되거나 그와 별개일 수 있다. 일부 실시예에서, 서보 제어기 및 원격작동 조립체는 환자의 신체에 인접하게 위치설정된 원격작동 아암 카트의 일부로서 제공된다.

제어 시스템(112)은 의료 기기 시스템(들)(104)에 대한 항해 보조를 제공하도록 가상 가시화 시스템을 추가로 포함할 수 있다. 가상 가시화 시스템을 사용한 가상 항해는 해부 통로의 3차원 구조와 관련하여 취득된 데이터세트에 대한 참조에 기초한다. 더 구체적으로, 가상 가시화 시스템은 컴퓨터 단층촬영(CT), 자기 공명 영상화(MRI), 형광투시, 서모그래피, 초음파, 광 간섭 단층촬영(OCT), 열 영상화, 임피던스 영상화, 레이저 영상화, 나노튜브 X-선 영상화 등과 같은 영상화 기술을 사용하여 영상화된 수술 부위의 영상을 처리한다. 기록된 영상을 부분적 또는 전체적 해부 장기 또는 해부 영역의 2차원 또는 3차원 복합 표현으로 변환하기 위해 소프트웨어가 사용된다. 영상 데이터 세트는 복합 표현과 연계된다. 복합 표현 및 영상 데이터 세트는 통로의 다양한 위치 및 형상과 그 연결성을 설명한다. 복합 표현을 생성하기 위해 사용되는 영상은 임상 시술 도중 수술전에 또는 수술중에 기록될 수 있다. 대안적 실시예에서, 가상 가시화 시스템은 표준 표현(즉, 환자에 특정되지 않음) 또는 표준 표현과 환자 특정 데이터의 하이브리드를 사용할 수 있다. 복합 표현 및 복합 표현에 의해 생성된 임의의 가상 영상은 하나 이상의 운동 단계 동안(예를 들어, 폐의 흡기/호기 주기 동안) 변형 가능한 해부 영역의 정적 자세를 나타낼 수 있다.

가상 항해 시술 도중, 센서 시스템(108)은 환자 해부 구조부에 관한 기기의 대략적 위치를 계산하는 데 사용될 수 있다. 해당 위치는 환자 해부 구조부 거시 수준 추적 영상 및 환자 해부 구조부의 가상 내부 영상 양자 모두를 생성하는데 사용될 수 있다. 수술전 기록된 수술 영상, 예컨대 가상 가시화 시스템으로부터의 영상과 함께 의료 기기를 정합 및 표시하기 위해 광 섬유 센서를 사용하는 다양한 시스템이 알려져 있다. 예를 들어, 여기에 그 전체가 참조로 통합된 제US 13/107,562호(2011년 5월 13일 출원됨)("영상 안내식 수술을 위한 해부 구조의 모델의 동적 정합을 제공하는 의료 시스템(Medical System Providing Dynamic Registration of a Model of an Anatomical Structure for Image-Guided Surgery)"을 개시함)는 하나의 이러한 시스템을 개시한다.

원격작동 의료 시스템(100)은 조명 시스템, 조향 제어 시스템, 관개(irrigation) 시스템, 및/또는 흡입 시스템 등의 선택적 작동 및 지원 시스템(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 대안적 실시예에서, 원격작동 시스템은 하나 초과의 원격작동 조립체 및/또는 하나 초과의 조작자 입력 시스템을 포함할 수 있다. 조작기 조립체의 정확한 개수는 다른 인자 중, 외과적 시술 및 수술실 내의 공간 제약에 의존할 것이다. 조작자 입력 시스템은 함께 위치될 수 있거나, 분리된 위치에 위치설정될 수 있다. 다수의 조작자 입력 시스템은 1명을 초과하는 작업자가 하나 이상의 조작기 조립체를 다양한 조합으로 제어하도록 한다.

도 2는 예시적인 바늘 시스템(205), 액추에이터(210), 및 센서 시스템(108)을 포함하는 의료 기기 시스템(200)을 설명한다. 바늘 시스템(205)는 원격작동 의료 시스템(100)의 의료 기기 시스템(104)과 동일할 수 있다. 도시된 실시예에서, 바늘 시스템(205)은 액추에이터(210)에 의해 조작된다(예를 들어, 기계적으로 관절 연결되거나 이동됨). 일부 실시예에서, 액추에이터(210)는 원격작동 플랫폼(215)에 의해 제어될 수 있다(예를 들어, 원격작동 플랫폼(215)은 제어 신호를 액추에이터(210)로 보낼 수 있다). 원격작동 플랫폼(215)은 도 1에 도시된 원격작동 의료 시스템(102)을 포함할 수 있다. 시술 도중, 원격작동 플랫폼(215)은 바늘 시스템(205)에 추가로 비-제한적 예로서, 조직 파지부, 전기 외과 소작(cautery) 프로브, 견인기, 스테이플러, 용기 실러, 내시경, 외과용 메스, 초음파 전단 및 흡입/관개 기기 등의 다양한 의료 기기의 기계적 관절 연결 및 제어를 가능하게 할 수 있다. 여러 실시예에서, 의료 기기 시스템(200)은 폐의 검사, 진단, 생검 또는 처치에 사용하기 위한 기관지경 또는 기관지 카테터 등의 가요성 기관지 기기를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 결장, 소장, 신장, 뇌, 심장, 순환계 등을 포함하는 임의의 다양한 해부 시스템에서, 자연적 또는 수술적으로 생성된 연결된 통로를 통한 다른 조직의 처치 및 항해를 위해 적합하다.

대안적으로, 의료 기기 시스템(200)은 비-원격작동 탐색 시술을 위해, 또는 내시경 등의 전통적인 수동 조작 의료 기기를 포함한 시술에서 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 액추에이터(210)는 선택적 수동 제어기(220)에 의해 수동으로 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 선택적 수동 제어기(220)는 액추에이터(210) 그 자체(예를 들어, 회전식 바늘을 위한 노브, 핸들, 또는 그립)이다. 다른 실시예에서, 선택적 수동 제어기(220)는 제어 입력을 액추에이터(210)에 제공하기 위해 핸들(들), 트리거(들), 레버(들), 그립(들) 또는 임의의 다른 사용자 인터페이스일 수 있다. 선택적 수동 제어기(220)는 기계적 연동 장치에서 및/또는 전자 제어를 통해 액추에이터(210)에 연결될 수 있고, 무선 및/또는 유선 방식으로 액추에이터(210)와 통신할 수 있다.

바늘 시스템(205)은 강성 원위부(226)를 포함하며 외부 시스(227)에 의해 둘러싸이는 세장형 기기(225)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 세장형 기기(225)는 강성 바늘 팁(도 13에 관해 이후 추가로 상세히 설명됨)을 포함하는 조향 가능, 가요성 바늘을 포함한다. 다른 실시예에서, 바늘 시스템(205)은 바늘 대신 다른 유형의 세장형 기기를 포함한다. 바늘 시스템(205)은 액추에이터(210)에 의해 조작될 수 있다. 다양한 실시예에서, 바늘 시스템(205)은 (추가의 바늘을 위해 요구되는 임의의 작동, 제어, 검지 및/또는 처리 요소와 함께) 선택적 바늘(230)에 의해 표시되는 바와 같이, 임의 개수의 조향 가능, 가요성 바늘을 포함할 수 있다. 일 예에서, 액추에이터(210)는 환자 내의 목표 위치까지 원하는 수술 궤적을 따라서 바늘(225)을 조향하고, 바늘(225)의 형상을 변경하고, 그리고/또는 바늘(225)의 배향을 변경함으로써 바늘(225)을 조작할 수 있다.

여기에서 사용된 바와 같이, 조향 가능 바늘은 목표 조직을 관통 또는 천공하기 위해 의도되는 기저부(즉, 환자의 신체 외부) 및 원위 영역에서의 제어 입력을 갖는 넓은 범주의 가요성 바늘을 지칭한다. 바늘의 형상 및 기계적 특성에 따라서, 바늘과 환자 해부 구조부(목표 조직 및/또는 수술 진입 지점과 목표 조직 사이의 임의의 간섭 해부 구조부) 사이의 상호작용 힘은 바늘을 편향시킬 수 있고, 따라서 조향은 바늘의 기저부에 대해 간단히 회전을 적용함으로써 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 조향 가능 바늘은 성형 및 지향성을 제공하기 위해 능동 액추에이터(예를 들어, 액추에이터(210))를 포함할 수 있다. 조향 가능 바늘은 낮은 축방향 강성도를 구비하며 관통 또는 천공에 적합하지 않은 카테터-유형 장치에 비해, 일반적으로 최소의 축방향 압축을 사용하여 조향 가능 바늘이 천공 또는 관통할 수 있도록 충분히 높은 축방향 강성도 및 팁 형상을 갖는다.

조향 가능 바늘과 관련된 용어 "가요성"은 넓게 이해되어야 하는 점에 유의한다. 본질적으로, 이는 바늘이 손상없이 굴곡될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 가요성 조향 가능 바늘은 뱀-형상 구성의 "척추"와 유사한, 일련의 근접 이격된 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 각각의 구성요소는 운동학적 체인에서 짧은 링크이고, 각각의 링크 사이의 이동 가능 기계적 제한(예를 들어, 핀 힌지, 컵 및 볼, 등)은 링크 사이의 하나(예를 들어, 피칭) 또는 두 개(예를 들어, 피칭 및 요잉)의 상대 이동 자유도(DOF)를 허용할 수 있다. 다른 예로서, 가요성 조향 가능 바늘은 폐쇄된 굴곡 가능 튜브(예를 들어, 니티놀, 폴리머, 등) 또는 다른 굴곡 가능 부분(예를 들어, 커프(kerf)-컷 튜브, 헬리컬 코일, 등)과 같이 연속적일 수 있다.

바늘 시스템(205)은 근위 단부(231) 및 원위 단부(232)를 포함한다. 바늘 시스템(205)은 0.5mm 내지 3.0mm 범위의 외경을 갖는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 바늘 시스템(205)은 대략 1.5mm 외경을 갖는다. 다른 바늘 시스템 외경은 더 크거나 더 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 바늘 시스템 외경은 근위 단부(231)로부터 원위 단부(232)까지 테이퍼링된다. 다른 실시예에서, 근위 단부(232)에서의 바늘 시스템 외경은 원위 단부(232)에서의 바늘 시스템 외경보다 크다. 일부 실시예에서, 바늘 시스템 외경은 바늘(225)의 길이에 걸쳐 실질적으로 변하지 않는다. 대안적 실시예에서, 바늘 시스템 외경은 바늘(225)의 길이에 걸쳐 테이퍼링된다. 다른 실시예에서, 바늘 시스템(205)의 근위부(233)의 큰 외경 내지 원위부(234)의 작은 외경에서 바늘 시스템(205)의 급격한 변화 또는 정지가 존재할 수 있다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도시된 실시예에서, 바늘 시스템(205)은 추가로 센서 시스템(235)을 추가로 포함한다. 센서 시스템(235)은 바늘(225)의 적어도 일부와 실질적으로 정렬된다. 바늘 시스템(205)이 도 1에 도시된 원격작동 의료 시스템(100)의 의료 기기 시스템(104)인 경우, 센서 시스템(235)은 센서 시스템(108)의 구성요소일 수 있다. 바늘 시스템(205)이 수동으로 작동되거나 다른 방식으로 비-로봇식 시술을 위해 사용되는 경우, 센서 시스템(235)은 추적 시스템에 커플링될 수 있으며, 이 추적 시스템은 형상 센서와 정보교류하고 수신된 형상 데이터를 처리한다. 바늘(225)의 특정 조향 기구에 상관없이, 바늘 시스템(205)의 유용성은 센서 시스템(235)의 내포에 의해 향상된다. 센서 시스템(235)은 원위 단부(232) 및/또는 바늘(225)을 따르는 하나 이상의 개별 세그먼트의 위치, 배향, 속도, 자세 및/또는 형상을 결정할 수 있다. 센서 시스템(235)에 의해 판독된 데이터는 도 1에 도시된 센서 시스템(108) 및/또는 제어 시스템(112)에 의해 사용 가능한 형상 및/또는 위치 정보로 변환된다. 형상 및/또는 위치 정보는 이후 바늘(225)의 추가 조작을 안내하는데 사용될 수 있다.

도시된 실시예에서, 센서 시스템(235)은 바늘(225)의 형상 및/또는 위치 측정을 제공하는 센서이다. 도시된 실시예에서, 센서 시스템(235)은 점 국부화(즉, 위치/배향 측정)를 위해 사용될 수 있는 EM 센서 시스템을 포함한다. 일부 실시예에서, 센서 시스템(235)은 임의의 주어진 시점에서 바늘(225)의 형상을 결정하기 위해 다양한 시간 간격에서 누적되어 측정되는 다중 EM 센서 또는 단일 EM 센서를 포함한다. EM 센서 시스템(235)은 외부에서 생성된 전자기장을 받게 될 수 있는 하나 이상의 전도성 코일을 포함할 수 있다. 그리고, EM 센서 시스템(235)의 각 코일은 외부에서 생성된 전자기장에 대한 코일의 위치 및 배향에 의존하는 특성을 구비한 유도된 전기 신호를 생성한다. 일 실시예에서, EM 센서 시스템은 기본 점의 6개의 자유도("6-DOF"), 예컨대, 3개의 위치 좌표(X, Y, Z) 및 피칭, 요잉, 및 롤링을 나타내는 3개의 배향각을 측정하도록 구성 및 위치설정될 수 있다. 대안적인 실시예에서, EM 센서 시스템은 기본 점의 5개의 자유도("5-DOF"), 예컨대, 3개의 위치 좌표(X, Y, Z) 및 2개의 배향을 측정하도록 구성 및 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 센서 시스템(235)은 바늘의 팁에 관한 위치 및/또는 배향 데이터를 제공(예를 들어, 바늘이 연장될 때 바늘 팁이 환자 내에 있는 곳을 사용자가 인식하게 할 수 있음)하도록 구성된 5-DOF EM 센서를 포함한다. EM 센서 시스템의 추가 설명은 여기에 전체 내용이 참조로 통합되고, "추적되는 대상에 대한 수동 트랜스폰더를 구비한 6-자유도 추적 시스템(Six-Degree of Freedom Tracking System Having a Passive Transponder on the Object Being Tracked)"을 개시하는 1999년 8월 11일 출원된 미국 특허 번호 제6,380,732호에 개시된다.

일부 실시예에서, 센서 시스템(235)은 가요성 바늘(225)과 정렬된 광 섬유를 포함할 수 있다(예를 들어, 광 섬유는 도 16에 도시된 바와 같이 내부 센서 루멘(550) 내에 제공될 수 있다). 센서 시스템(235)의 광 섬유는 바늘 시스템(205)의 적어도 일부의 형상을 결정하기 위한 광 섬유 굴곡 센서를 형성할 수 있다. 광 섬유의 형상 및 상대 위치를 3차원으로 모니터링하기 위한 다양한 시스템과 방법은 "광 섬유 위치 및 형상 검지 장치 및 이에 관한 방법(Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto)"을 개시하고 2005년 7월 13일 출원된 미국 특허 출원 번호 제11/180,389호, "광-섬유 형상 및 상대 위치 검지(Fiber-optic shape and relative position sensing)"를 개시하고, 2004년 7월 16일 출원된 US 가특허 출원 번호 제 60/588,336호, 및 "광 섬유 굴곡 센서(Optical Fibre Bend Sensor)"를 개시하고, 1998년 6월 17일 출원된 미국 특허 번호 제6,389,187호에 개시되며, 이들은 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합된다. 다른 대체예에서, 레일리(Rayleigh) 산란, 라만(Raman) 산란, 브릴루앙(Brillouin) 산란, 및 형광(Fluorescence) 산란과 같은 다른 변형 검지 기술을 채용한 센서가 적합할 수 있다. 다른 대안적 실시예에서, 바늘 시스템(205)의 형상은 다른 기술을 이용하여 결정될 수 있다.

더 구체적으로, 광 섬유를 통과한 광은 바늘 시스템(205)의 형상을 검출하고 의료 시술을 보조하는 정보를 이용하기 위해 처리된다. 센서 시스템(예를 들어, 도 3에 설명된 바와 같은 센서 시스템(108) 또는 다른 유형의 추적 시스템)은 바늘 시스템(205)의 형상을 결정하기 위해 사용되는 광을 생성 및 검출하는 호출(interrogation) 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 정보는 결국 의료 기기의 부분의 속도 및 가속 등의 다른 관련 변수를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

센서 시스템(235)은 바늘 시스템(205)의 길이에 걸쳐 하나의 연속적 검지 영역 또는 바늘 시스템(205)의 길이를 따라서 분산된 다중 검지 영역을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 센서 시스템(235)은 바늘(225)의 길이를 따라서 형상 측정을 제공하는 세장형 센서를 포함한다. 개별적 위치 센서와 달리, 세장형 센서는 단일 센서를 구비한 바늘(225)의 길이를 따라서 형상 측정을 가능하게 한다. 단일 세장형 형상 센서의 통합 특징은 바늘(225)의 더욱 정확한 형상 측정을 제공하고, 이는 바늘(225)이 원하는 외과적 궤적을 정확하게 횡단하는 것을 보장하기 위해 더 정확한 제어 및/또는 향상된 에러 보정을 가능하게 한다.

센서 시스템(235)은 설명 목적을 위해 단일 세장형 센서로서 도시되고 설명되었으나, 다른 실시예에서 센서 시스템(235)은 다중 개별 형상 센서를 포함할 수 있는 점에 유의한다. 하나의 이러한 실시예에서, 각 형상 센서는 바늘(225)의 전체적 길이의 연속부의 형상을 측정할 수 있다. 다중 형상 센서는 더 큰 형상 모델링 정확도를 제공할 수 있거나, 센서에 영향을 미칠 수 있는 환경적 요인(예컨대, 바늘(225)의 길이를 따르는 온도 변화)을 보충하는데 유용할 수 있다.

바늘 시스템(205)은 또한 바늘(225)의 근위부(233) 및/또는 원위부(234)를 제거 가능하게 굴곡하거나 돌리기 위해 액추에이터(210)과 원위 단부(232) 사이에서 연장하는 케이블, 연동 장치, 또는 조향 제어부(도 2에 도시되지 않음)를 수용할 수 있다. 일부 실시예에서, 바늘(225)은 다른 의료 기기, 케이블, 연동 장치, 및/또는 다른 조향 제어부를 통과하여 연장할 수 있는 하나 이상의 추가 루멘을 형성할 수 있다.

기기 시스템(200)이 원격작동 조립체에 의해 작동되는 실시예에서, 액추에이터(210)는 원격작동 조립체의 동력식 구동 요소에 커플링되는 구동 입력부를 포함할 수 있다. 기기 시스템(200)이 수동으로 작동되는 실시예에서, 액추에이터(210)는 기기 시스템의 운동을 수동으로 제어하기 위해 파지 특징부, 수동 액추에이터, 및 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 근위부(233)는 가요성 본체에 작용하는 힘에 응답하여 수동적으로 편향되도록 구성될 수 있고, 원위부(234)는 원격작동 조립체 및/또는 액추에이터(210)로부터의 제어 신호에 응답하여 능동적으로 관절 연결되도록 구성될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 개시내용의 실시예에 따르는 예시적인 조향 가능, 가요성 바늘 시스템(250)의 측면도를 도시한다. 특히, 도 3a 내지 도 3c는 바늘 시스템(250)의 원위부(255)를 도시한다. 바늘 시스템(250)은 도 2에 관련하여 상술된 바늘 시스템(205)과 동일할 수 있다. 도시된 실시예에서, 바늘 시스템(250)의 원위부(255)는 도 2에 관련하여 상술된 외부 시스(227)와 동일할 수 있는 외부 시스(260)를 포함한다.

도 3a는 부분적으로 연장된 상태로 외부 시스(260) 내에 위치설정된 바늘(265)을 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 외부 시스(260)는 적어도 부분적으로 바늘(265)을 둘러싸는 일반적으로 원통형, 중공 튜브를 포함한다. 바늘(265)은 강성 원위 섹션(270)을 구비한다(예를 들어, 바늘(265)은 도 2에 관련하여 상술된 바늘(225)과 동일할 수 있다). 바늘(265)은 외부 시스(260)의 루멘(272) 내에 활주 가능하게 수용되는 형상 및 크기이다. 일부 실시예에서, 바늘(265)은 그 길이를 따라서 변하는 가요성 정도를 구비한다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 바늘(265)은 강성 원위 섹션(270)보다 상당히 더욱 가요성인 가요성 근위 섹션(273)을 포함한다. 일부 실시예에서, 가요성 근위 섹션(273)은 코일형 중공 튜브를 포함한다. 가요성 근위 섹션(273) 및 강성 원위 섹션(270)은 공통 바늘 루멘(274)을 공유한다.

일부 실시예에서, 외부 시스(260)는 그 길이를 따라서 변하는 가요성 정도를 구비한다. 도시된 실시예에서, 외부 시스(260)는 가요성 근위부(275) 및 강성 원위부(280)를 포함한다. 일부 실시예에서, 가요성 근위부(275) 및 강성 원위부(280)는 그 길이를 따라서 변하는 가요성 및/또는 조향성 정도를 구비한다. 도시된 실시예에서, 외부 시스(260)의 강성 원위부(280) 및 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270) 양자 모두는 외부 시스(260)의 가요성 근위부(275)보다 상당히 덜 가요성이다. 도시된 바와 같이, 바늘(265)은 외부 시스(260)의 원위 단부(276)로부터 원위로 연장될 수 있다. 특히, 가요성 근위 섹션(273) 및 강성 원위 섹션(270) 양자 모두는 외부 시스(260)의 원위 단부(276)로부터 원위로(예를 들어, 도 3c에 추가로 도시된 바와 같이) 연장될 수 있다.

가요성 근위부(275) 및 강성 원위부(280)는 비-제한적 예로서 접착제, 용접(예를 들어, 레이저-용접) 및/또는 기계적 패스너를 포함하는 다양한 공지된 방법 중 임의의 것에 의해 서로에 대해 고정되게 부착된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 가요성 근위부(275)의 원위 단부(281)는 레이저-용접에 의해 강성 원위부(280)의 근위 단부(282)에 부착된다. 일부 실시예에서, 그러나, 가요성 근위부(275)는 강성 원위부(280)를 넘어 연장되고 강성 원위부(280)의 길이를 따르는 더욱 원위 위치에서 강성 원위부(280)에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 강성 원위부(280)는 가요성 근위부(275)의 적분 연장부이다.

도 3b에서 바늘(265)은 비-연장 상태로 도시되며, 비-연장 상태에서 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)(즉, 바늘(265)의 바늘 팁)은 외부 시스(260)의 원위 강성부(270) 내에 전체가 위치설정되고, 바늘(265)의 원위 단부 또는 바늘 팁(283)는 외부 시스(260)의 원위 단부(276) 근위에 위치설정된다. 특히, 바늘 팁(283)은 외부 시스(260)의 강성 원위부(280) 내에 전체가 위치설정된다. 도시된 실시예에서, 바늘(265)은 강성 원위부(280) 내의 강성 원위 섹션(270)을 사용하여 외부 시스(260) 내에 완전히 감싸지고, 외부 시스(260)의 강성 원위부(280)는 길이(Lr)를 구비한 바늘 시스템(250)의 강성 섹션 또는 강성 튜브 섹션(284)을 형성한다. 외부 시스(260)의 나머지(가요성 근위부(275))는 바늘 시스템(300)의 가요성 섹션(285)을 형성한다.

도 3b에 도시된 바와 같이 바늘 팁(283)을 강성 섹션(284) 내에 삽통식 배치함으로써, 바늘 시스템(250)의 원위부(255)의 강성 섹션(284)의 전체 길이(Lr)는 비-삽통식 바늘 팁을 구비한 바늘 시스템에 비해 감소된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 강성 원위 섹션(270)이 외부 시스(260)의 강성 원위부(280) 외측으로 연장되는 경우, 강성 섹션(284)의 길이(Lr)는 외부 시스(260)의 강성 원위부(280)의 길이 및 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)의 길이를 포함한다. 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)이 외부 시스(260) 외측으로 연장되는 경우, 강성 섹션(284)의 길이(Lr)는 10mm 내지 20mm 범위일 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 강성 원위 섹션(270)이 외부 시스(260) 내에 감싸지는 경우, 강성 섹션(284)의 길이(Lr)는 외부 시스(260)의 강성 원위부(280)의 길이(Ld)를 포함한다. 따라서, 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)이 외부 시스(260) 내에 감싸지는 경우, 강성 섹션(284)의 길이(Lr)는 5mm 내지 10mm 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 강성 원위 섹션(270)이 외부 시스(260) 내에 감싸지는 경우 길이(Lr)는 8mm로 측정된다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 3c에서, 바늘(265)은 연장 상태로 도시되고, 연장 상태에서 바늘(265)의 원위 단부(283)는 도 3a에 도시된 것보다 시스 팁(325)의 원위 단부(276)에 대해 더욱 원위에 위치설정된다. 도시된 실시예에서, 원위 단부(283)는 비스듬한, 예리한 팁(예를 들어, 베이커(Baker) 바늘 팁)으로서 형성된다. 대안적인 실시예에서, 바늘(265)의 원위 단부 설계는 의료 시술의 특정 시술 요구 조건을 위해 요구되는 바와 같은 임의의 형태 또는 형상을 취할 수 있다(예를 들어, 투오히(Tuohy) 바늘 팁과 같은 둥근 팁 또는 스프로테(Sprotte) 바늘 팁과 같은 고형 팁). 다양한 다른 바늘 팁 설계가 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 쉽게 명백할 것이다. 가요성 근위 섹션(273) 및 강성 원위 섹션(270)은 비-제한적 예로서, 접착제, 용접(예를 들어, 레이저-용접), 및/또는 기계적 패스너를 포함하는 다양한 공지된 방법에 의해 서로에 대해 고정되게 부착된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 가요성 근위 섹션(273)는 레이저-용접에 의해 강성 원위 섹션(270)에 부착된다.

시스(260)의 강성 원위부(280)는 7mm 내지 9mm 범위일 수 있는 길이(Ld)를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 길이(Ld)는 8mm로 측정된다. 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)은 7mm 내지 9mm 범위일 수 있는 길이(Ln)를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 길이(Ln)은 8mm로 측정된다. 강성 원위 섹션(270)의 길이(Ln)는 도 3c에 도시된 강성 원위부(280)의 길이(Ld) 이하이다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다. 길이(Ln)는 바늘 시스템(250)의 원위 단부에서 원위 강성 섹션(286)의 길이를 나타낸다.

도 3c에서, 길이(Lf)는 바늘(265)가 완전 연장 위치일 때 바늘 시스템(250)의 원위 가요성 섹션(287)의 길이를 나타낸다. 특히, 바늘(265)의 가요성 근위 섹션(273)은 가요성 근위 섹션(273)이 외부 시스(260)의 원위 단부(276)를 지나서 원위로 연장될 때 원위 가요성 섹션(287)을 형성한다. 길이(Lf)는 10mm 내지 15mm 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 길이(Lf)는 15mm이다. 더 많은 근위 강성 섹션(284)이 외부 시스(260)의 강성 튜브부(280)를 포함하고, 더 많은 근위 가요성 섹션(285)이 외부 시스(260)의 가요성 근위부(275)를 포함한다. 길이(Lt)는 강성 섹션(284), 가요성 섹션(287), 및 강성 섹션(286)의 전체 길이(즉, 바늘(265)이 완전 연장 상태인 경우)를 나타낸다. 길이(Lt)는 20mm 내지 45mm 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 길이(Lt)는 30mm로 측정된다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 4는 본 개시내용이 실시예에 따르는 예시적인 조향 가능, 가요성 바늘 시스템(300)의 측면도를 도시한다. 특히, 도 4는 바늘 시스템(300)의 원위부(305)를 도시한다. 바늘 시스템(300)은 도 2에 관해 상술된 바늘 시스템(205)과 동일할 수 있다. 도시된 실시예에서, 바늘 시스템(300)의 원위부(305)는 외부 시스(310)를 포함하고, 이 외부 시스는 도 2에 관해 상술된 외부 시스(227)와 동일한 것일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 외부 시스(310)는 최소 침습 시술 도중 바늘(예를 들어, 도 2에 관해 상술된 바늘(225) 및/또는 도 14를 참조하여 이후 추가로 상세히 설명되는 바와 같은 바늘(500))을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된 일반적으로 원통형, 중공 튜브를 포함한다. 일부 실시예에서, 외부 시스(310)는 그 길이를 따라서 변하는 가요성 정도를 갖는다. 도시된 실시예에서, 외부 시스(310)는 시스 요소(315), 세장형 튜브(320), 및 시스 팁(325)을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스 요소(315), 세장형 튜브(320), 및 시스 팁(325)은 변하는 가요성 및/또는 조향성 정도를 갖는다. 예를 들어, 일 양태에서, 시스 팁(325)은 세장형 튜브(320) 및 시스 요소(315)보다 상당히 덜 가요성이다. 도 4 내지 도 24를 참조하면, 시스 요소(315) 및 세장형 튜브(320) 모두는 도 3a에 도시된 외부 시스(260)의 가요성 근위부(275)에 대응할 수 있고, 시스 팁(325)은 도 3a에 도시된 강성 원위부(280)에 대응할 수 있고, 이하의 상세한 설명은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 실시예에 적용될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 외부 시스(310)의 측면도의 도식적 설명도이다. 시스 요소(315)는 근위 단부(330)로부터 원위 단부(335)까지 연장하는 길이(L1)를 구비한다. 시스 요소(315)의 길이(L1)는 20 인치 내지 50 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 요소(315)는 40 인치(101.6cm)의 길이(L1)를 구비한다. 세장형 튜브(320)는 근위 단부(340)로부터 원위 단부(345)까지 연장하는 길이(L2)를 갖는다. 세장형 튜브(320)의 길이(L2)는 0.1 인치 내지 3.0 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 0.90 인치(2.286cm)의 길이(L2)를 구비한다. 시스 팁(325)은 근위 단부(350)로부터 원위 단부(355)까지 연장하는 길이(L3)를 구비한다. 시스 팁(325)의 길이(L3)는 0.02 인치 내지 0.2 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 팁(325)은 0.10 인치(0.254cm)의 길이(L3)를 구비한다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

시스 요소(315) 및 세장형 튜브(320)는 비-제한적 예로서 접착제, 용접(예를 들어, 레이저-용접) 및/또는 기계적 패스너를 포함하는 다양한 공지된 방법 중 임의의 것에 의해 서로에 대해 고정되게 부착된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 시스 요소(315)의 원위 단부(335)는 레이저-용접에 의해 세장형 튜브(320)의 근위 단부(340)에 부착된다. 일부 실시예에서, 그러나, 시스 요소(315)는 세장형 튜브(320)에 걸쳐서 연장되고 세장형 튜브(320)의 길이를 따르는 더 원위 위치에서 세장형 튜브(320)에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 시스 요소(315)의 적분 연장부이다.

시스 팁(325) 및 세장형 튜브(320)는 비-제한적 예로서 접착제, 용접(예를 들어, 레이저-용접) 및/또는 기계적 패스너를 포함하는 다양한 공지된 방법 중 임의의 것에 의해 서로에 대해 고정되게 부착된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 시스 팁(325)의 근위 단부(350)는 레이저-용접에 의해 세장형 튜브(320)의 원위 단부(345)에 부착된다. 일부 실시예에서, 시스 팁(325)은 세장형 튜브(320)의 적분 연장부이다.

도 6은 도 5에 도시된 6-6 선을 통과하는 바늘(300)의 단면도의 도식적 설명도이다. 도시된 실시예에서, 외부 시스(310)는 그 길이를 따라서 변하는 외경을 구비한다. 특히, 외부 시스(310)는 시스 요소(315)로부터 시스 팁(325)의 원위 단부(355)까지 약간 테이퍼링된다. 일부 실시예에서, 외부 시스(310)는 시스 요소(315)로부터 시스 팁(325)까지 실질적으로 균일한 외경을 구비한다. 시스 요소(315)는 0.035 인치 내지 0.10 인치 범위의 외경(D1)을 구비한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 요소(315)는 0.07 인치(0.178cm)의 외경(D1)을 구비한다. 시스 요소(315)는 0.025 인치 내지 0.075 인치 범위의 내경(D2)을 구비한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 요소(315)는 0.054 인치(0.137cm)의 내경(D2)을 구비한다. 세장형 튜브(320)는 0.036 인치 내지 0.065 인치 범위의 외경(D3)을 구비한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 0.059 인치(0.15cm)의 외경(D3)을 구비한다. 시스 팁(325)은 0.036 인치 내지 0.065 인치 범위의 외경(D4)을 구비한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 팁(325)은 0.059 인치(0.15cm)의 외경(D4)을 구비한다. 도 12에 관해 이후 더욱 설명되는 바와 같이, 도시된 실시예에서, 시스 팁(325)은 원위 단부(355)를 향해 테이퍼링된다. 다른 실시예에서, 시스 팁(325)은 테이퍼링되지 않는다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 7은 시스 요소(315)의 도식적 측면도를 도시한다. 도시된 실시예에서, 시스 요소(315)는 탄성 가요성 튜브형 본체(360)를 형성하기 위해 나선형 또는 코일형 구성으로 권회된 재료의 가요성 길이를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스 요소(315)는 굴곡 가능하고 또한 압축 가능하게 구성된다. 다른 실시예에서, 시스 요소(315)는 비-제한적 예로서 연속적, 고체-벽 탄성 중합체 튜브를 포함하는 임의 유형의 가요성 튜브 또는 가요성 시스를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 재료의 각각의 헬리컬 턴(362)은 0.006 인치 내지 0.06 인치 범위의 길이(L4)를 구비한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 헬리컬 턴(362)은 0.020 인치의 길이(L4)를 구비한다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 8은 도 7에 도시된 8-8 선을 통과하는 시스 요소(315)의 도식적 단면도를 도시한다. 특히, 도 7은 시스 요소(315)의 단일 헬리컬 턴(362)의 도식적 도면을 도시한다. 시스 요소(315)의 본체(360)는 루멘(365)을 형성한다. 시스 요소(315)의 본체(360)는 내부 루멘 표면(370)으로부터 외부 표면(375)까지 연장하는 벽 두께(T1)를 구비한다. 시스 요소(315)의 벽 두께(T1)는, 시스 코일 내에 수용된 바늘(예를 들어, 도 14에 관해 이후 추가로 설명되는 바와 같은 바늘(500))을 보호하고 안내할 정도로 여전히 충분히 강하면서 환자의 조직 내에서 시스 요소(315)가 관통하고 만곡되는 것이 가능할 정도로 얇게 구성된다. 벽 두께(T1)는 0.004 인치 내지 0.016 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 벽 두께(T1)는 0.008 인치(0.02cm)이다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도시된 실시예에서, 시스 요소(315)는 스테인리스 스틸로 형성된 가요성 코일을 포함한다. 다양한 실시예에서, 시스 요소(315)는 필수적인 인장 및 굴곡 특성을 제공하는 임의의 적절한 생체 적합 재료로 제조될 수 있다. 적합한 재료는 비-제한적 예로서, 니티놀(Nitinol), 스테인리스 스틸, 및 플라스틱 등의 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스 요소(315)는 전체가 동일한 재료(예를 들어, 근위 단부(330)로부터 원위 단부(335)까지 스테인리스 스틸)로부터 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 시스 요소(315)는 둘 이상의 상이한 재료(덜 가요성 구역 내의 스테인리스 스틸 및 더욱 가요성 구역 내의 니티놀)로부터 제조될 수 있다.

일부 실시예에서, 가요성 재킷(379)은 시스 요소(315)를 둘러쌀 수 있다. 가요성 재킷(379)은 바늘(300)이 만곡되거나 굴곡될 때 시스 요소(315)의 신장에 추가적 저항을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 재킷은 플라스틱으로 형성된다. 다른 실시예에서, 가요성 재킷(379)은 필수적인 인장 및 굴곡 특성을 제공하는 임의의 적합한 생체 적합 재료로 형성될 수 있다.

도 9는 세장형 튜브(320)의 도식적 측면도를 도시하고, 도 10은 세장형 튜브(320)의 확대부(380)의 도식적 측면도를 도시한다. 세장형 튜브(320)는 시스 요소(315)와 시스 팁(325) 사이에 배치된 외부 시스(310)의 분리부를 포함한다. 세장형 튜브(320)는 루멘(382)을 형성한다. 세장형 튜브(320)는 바늘 시스템(300)이 조직 내에 전진할 때 버클링에 대해 증가된 저항을 제공한다. 일부 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 시스 요소(315)보다 좌굴될 가능성이 적다.

세장형 튜브(320)는 복수의 슬롯(385)을 포함한다. 슬롯(385)은 세장형 튜브(320)의 내부 표면(386)(도 14에 도시된 바와 같음)으로부터 세장형 튜브의 외부 표면(387)(도 14에 도시된 바와 같음)으로 연장된다. 슬롯(385)은 축방향, 굴곡, 및 비틀림 강성도가 균형을 이루는 패턴으로 형성된다. 도시된 실시예에서, 슬롯(385)은 길이방향 축(AA)에 실질적으로 수직으로 형성되고 세장형 튜브(320)의 원주 주위에 대략 170도로 연장된다. 도시된 실시예에서, 슬롯(385)은 세장형 튜브(320) 상의 이들의 원주방향 위치에 관해 교번된다. 슬롯(385)은 세장형 튜브(320)가 다중 차원으로 굴곡되게 한다. 일부 실시예에서, 슬롯(385)은 레이저 절단된다. 일부 실시예에서, 세장형 튜브(320)의 임의의 소정 부분에서의 절단 빈도 및 패턴은 그 부분의 가요성을 결정할 수 있다. 세장형 튜브(320)는 슬롯 측벽(387a)이 인접한 슬롯 측벽(387b)(도 10에 도시됨)과 맞닿아서 세장형 튜브(320)의 추가적 굴곡을 방지할 때까지 굴곡 또는 만곡될 수 있다. 일부 실시예에서, 절단의 공간 빈도가 높을수록 가요성이 더 높아질 수 있다. 도면에 도시된 슬롯(385)은 단지 예시이며, 개수, 유형, 배치, 또는 형상에 있어서, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 다양한 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 슬롯(385)의 임의의 개수, 유형, 형상, 및 배치를 구비할 수 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 슬롯(385)은 폭(W1)을 포함한다. 폭(W1)은 0.001 인치 내지 0.005 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 슬롯(385)의 각각의 폭(W1)은 균일하고 0.002 인치(0.005cm)로 측정된다. 일부 실시예에서, 상이한 슬롯의 폭은 변한다. 도시된 실시예에서, 각각의 슬롯(385) 사이의 길이(L6)는 균일하고 0.020 인치(0.051cm)로 측정된다. 다른 실시예에서, 상이한 인접 슬롯 사이의 길이(L6)는 변할 수 있다.

도시된 실시예에서, 슬롯(385)은 세장형 튜브(320)의 길이의 부분을 따라서만 연장한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 세장형 튜브(320)는 슬롯이 없고 길이(L5)를 구비한 강성 튜브부(390)를 포함한다. 강성 튜브부(390)는 세장형 튜브(320)의 가요성 튜브부(395)(즉, 복수의 슬롯(385)을 포함하는 부분)보다 덜 가요성일 수 있다. 일부 실시예에서, 강성 튜브부(390)는 세장형 튜브(320)와 동일한 재료의 강성 길이를 포함한다. 세장형 튜브(320)의 강성 튜브부(390)의 길이(L5)는 0.1 인치 내지 0.5 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 세장형 튜브(320)의 강성 튜브부(390)는 0.27 인치(7mm)의 길이(L5)를 구비한다. 다른 실시예에서, 슬롯은 세장형 튜브(320)의 전체 길이(예를 들어, 길이(L2)), 또는 세장형 튜브(320)의 상이한 부분을 따라서 연장될 수 있다.

도시된 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 스테인리스 스틸로 형성된 부분적 가요성 하이포튜브를 포함한다. 다양한 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 필수적인 인장 및 굴곡 특성을 제공하는 임의의 적합한 생체 적합 재료로 제조될 수 있다. 적절한 재료는 비-제한적 예로서, 니티놀, 스테인리스 스틸, 및 플라스틱과 같은 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 전체가 동일한 재료(예를 들어, 근위 단부(340)로부터 원위 단부(345)까지 니티놀)로부터 제조된다. 다른 실시예에서, 세장형 튜브(320)는 둘 이상의 상이한 재료로부터 제조될 수 있다(예를 들어, 덜 가요성 구역 내의 스테인리스 스틸 및 더욱 가요성 구역 내의 니티놀).

일부 실시예에서, 가요성 재킷(391)은 세장형 튜브(320)를 둘러쌀 수 있다. 가요성 재킷(391)은 바늘(300)이 만곡되거나 굴곡될 때 세장형 튜브(320)의 신장에 추가적 저항을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 재킷(391)은 플라스틱으로 형성된다. 일부 실시예에서, 가요성 재킷(391)은 필수적인 인장 및 굴곡 특성을 제공하는 임의의 적절한 생체 적합 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 가요성 재킷(391)은 시스 요소(315)(도 8에 도시됨)를 둘러싸는 가요성 재킷(379)과 동일하다. 일부 실시예에서, 가요성 재킷(391)은 세장형 튜브(320)의 전체 길이(L2)에 걸쳐 연장한다. 다른 실시예에서, 가요성 재킷(391)은 세장형 튜브(320)의 길이의 부분만 걸쳐 연장한다.

세장형 튜브(320)의 구성을 위한 하나의 기술은 자동 방식으로(예를 들어, 컴퓨터 수치 제어 절단에 의해) 세장형 튜브(320)를 생산할 수 있는 레이저 절단 기술이다. 세장형 튜브(320)의 치수의 미세 변화는 레이저 절단 기술을 사용하여 자동적으로 프로그램되고 생성될 수 있다. 다른 적절한 제조 방법은 비-제한적 예로서, 워터 제트 절단, 전기화학 에칭, 전기 방전 기계가공, 및 다이아몬드 절단을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 슬롯(385)의 생성 이후 불규칙한 표면을 디버링하고 예리한 에지를 무디게 하기 위해 비-제한적 예로서, 에칭 또는 전기-연마와 같은 적합한 표면 처리가 뒤따른다.

도 11은 시스 팁(325)의 도식적 측면도를 도시한다. 시스 팁(325)은 세장형 튜브(320) 원위에 배치된 외부 시스(310)의 분리부를 포함한다. 시스 팁(325)은 조직 내로 전진될 때 바늘(예를 들어, 도 2에 도시된 바늘(225))의 팁을 보호할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 시스 팁(325)은 근위 단부(350)에서 외경(D4), 및 원위 단부(35)에서 외경(D4)보다 작은 외경(D5)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 시스 팁(325)의 외경은 시스 팁(325)의 중간 섹션(393)으로부터 원위 단부(355)까지 테이퍼링된다. 다른 실시예에서, 시스 팁(325)은 테이퍼링되지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 시스 팁(325)은 근위 단부(350)로부터 원위 단부(355)까지 연속적으로 테이퍼링될 수 있다.

시스 팁(325)의 외경(D5)은 0.036 인치 내지 0.065 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 원위 단부(355)에서의 시스 팁(325)의 외경(D5)은 0.0445 인치(0.113cm)이다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 12는 도 11에 도시된 12-12 선을 따르는 시스 팁(325)의 도식적 단면도를 도시하고, 도 13은 도 11에 도시된 13-13 선을 따르는 중간 섹션(393)에서의 시스 팁(325)의 도식적 단면도를 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 시스 팁(325)은 루멘(400)을 형성하는 중공 튜브형 본체(395)를 포함한다. 본체(395)는 근위부(405), 원위부(410), 및 그 사이에서 연장하는 중간부(415)를 포함한다. 시스 팁(325)의 루멘 직경은 근위부(405)로부터 원위부(410)까지 감소한다. 특히, 근위부(405)는 내경(D6)을 포함하고, 원위부(410)는 내경(D7)을 포함하고, 내경(D7)은 내경(D6)보다 작다. 시스 팁(325)의 본체(395)는 루멘 내부 표면(420)으로부터 외부 표면(425)까지 연장하는 벽 두께를 포함한다. 도시된 실시예에서, 내부 표면(420)은 시스 팁(325)의 중간부(415) 내에 견부(430)를 생성하도록 각도(A1)에서 내향으로 기울어진다.

추가로, 시스 팁(325)의 벽 두께는 근위부(405)로부터 원위부(410)까지 증가하고, 이에 의해 근위 단부(350)로부터 원위 단부(355)까지 연장하는 매끄럽고 연속적인 외부 표면(425)을 허용한다. 특히, 근위부(405)는 내부 표면(420)으로부터 외부 표면(425)까지 연장하는 벽 두께(T2)를 포함한다. 원위부(410)는 내부 표면(420)으로부터 외부 표면(425)까지 연장하는 벽 두께(T3)를 포함한다. 본체(395)의 벽 두께는 벽 두께(T2)로부터 벽 두께(T3)까지 중간부(415)를 통해 점차 증가한다. 도시된 실시예에서, 벽 두께(T3)는 중간 섹션(393)으로부터 원위 단부(355)를 향해 점차 증가한다.

시스 팁(325)의 내경(D6)은 0.025 인치 내지 0.075 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 팁(325)의 내경(D6)은 0.0445 인치(0.113cm)이다. 시스 팁(325)의 내경(D7)은 0.02 인치 내지 0.08 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 팁(325)의 내경(D7)은 0.0445 인치(0.113cm)이다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

시스 팁(325)은 길이(L3)(도 5 및 도 12에 도시된 바와 같음)를 포함하고, 원위부는 길이(L6)를 포함한다. 시스 팁(325)의 길이(L6)는 0.02 인치 내지 0.08 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스 팁의 길이(L6)는 0.050 인치(0.127cm)로 측정된다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

시스 팁(325)은 필수적인 인장 및 굴곡 특성을 제공하는 임의의 적절한 생체 적합 재료로 제조될 수 있다. 적절한 재료는 비-제한적 예로서, 니티놀, 스테인리스 스틸, 및 플라스틱과 같은 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스 팁(325)은 전체가 동일한 재료(예를 들어, 근위 단부(350)로부터 원위 단부(355)까지 스테인리스 스틸)로부터 제조된다. 다른 실시예에서, 시스 팁(325)은 둘 이상의 재료로부터 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스 팁(325)은 생체 적합 윤활제로 코팅될 수 있다.

도 14 및 도 15는 본 개시내용의 실시예에 따르는 예시적인 조향 가능, 가요성 바늘 시스템(300)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 14 및 도 15는 바늘 시스템(300)의 원위부(305)의 단면도를 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 시스 코일의 루멘(365), 세장형 튜브(320)의 루멘(382), 및 시스 팁(325)의 루멘(400)은 서로 연통 상태이다. 시스 코일의 루멘(365), 세장형 튜브(320)의 루멘(382), 및 시스 팁(325)의 루멘(400)은 함께 외부 시스(310)의 루멘(450)을 형성한다. 바늘 시스템(300)은 바늘(500)을 포함하고, 바늘은 외부 시스(310)의 루멘(450) 내에 활주 가능하게 위치설정된다. 바늘(500) 및 외부 시스(310)는 서로에 대해 삽통식 유형으로 배열된다. 따라서, 바늘(500)은 외부 시스(310)로부터 원위로 연장될 수 있다(즉, 원위 시스(310)가 정지된 상태임). 일부 실시예에서, 바늘(500) 및 외부 시스(310)는 도 3a에 도시된 바늘(265) 및 외부 시스(260)에 대응할 수 있다.

일부 실시예에서, 외부 시스(310)는 바늘(500)의 원위 연장(즉, 외부 시스(310)의 시스 팁(325)을 지나서 연장하는 것으로부터)을 제한하는 기계적 멈춤 요소(502)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 기계적 멈춤 요소(502)는 루멘(450) 내에 위치되고 바늘의 원위 이동을 제한하기 위해 바늘(500)과 물리적으로 인터페이싱하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 바늘(500)은 외부 시스(310) 내의 바늘(500)의 원위 전진을 제한하기 위해 기계적 멈춤 요소(502)와 상호작용하도록 구성된 기계적 멈춤 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 기계적 멈춤 요소(502)는 바늘 시스템(300) 상의 다른 곳에 위치될 수 있다.

도 14에서, 바늘(500)은 바늘(500)이 외부 시스(310) 내에 전체가 배치되는 비-연장 상태로 도시된다. 도 15에서, 바늘(500)은 바늘(500)의 바늘 팁(505)이 외부 시스(310)로부터 부분적으로 나타나는 연장 상태로 도시된다.

바늘(500)은 바늘 팁, 원위 섹션, 또는 원위부(505) 및 바늘 재킷(510)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 바늘 팁(505)은 근위 단부(515)로부터 원위 단부(520)로 연장하는 바늘 팁 루멘(512)(도 16에 도시됨)을 구비한 중공, 강성 튜브를 포함한다. 일부 실시예에서, 바늘 팁(505)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)에 대응한다. 일 실시예에서, 바늘(500)은 22 게이지 바늘이다. 바늘 팁(505)은 근위 단부(515)에서 바늘 재킷(510)에 커플링된다. 도시된 실시예에서, 바늘 팁(505)은 근위 단부(515)에 인접한 복수의 개구(525)를 포함하고, 바늘 재킷(510)은 (바늘 팁 루멘(512) 내로의 그리고 개구(525) 내로의 압출을 통해) 개구(525)에 커플링된다. 개구(525) 및 개구(525)에 커플링되는 바늘 재킷(510)의 특징부(예를 들어, 바늘 팁 루멘(512) 내로의 하나 이상의 압출부)는 보유 기구로서 함께 작동하는 결합 특징부이다. 일 양태에서, 예를 들어, 바늘 팁 루멘(512) 내로의 바늘 재킷(510)의 하나 이상의 압출부와 함께 개구(525)의 커플링은 바늘 팁(505)을 바늘 재킷(510)에 대해 연장된 위치로 유지하기 위해 보유 기구로서 작동한다. 다른 실시예에서, 바늘 팁(505) 및 바늘 재킷(510)은 다른 방식으로 커플링될 수 있다.

도 14에서, 바늘(500)은 비-연장 상태로 도시되고, 비-연장 상태에서 바늘(500)의 바늘 팁(505)(즉, 바늘(500)의 강성부)은 전체가 세장형 튜브(320) 및 시스 팁(325) 내에 위치설정되고, 바늘(500)의 원위 단부(520)는 시스 팁(325)의 원위 단부(355) 근위에 위치설정된다. 특히, 바늘 팁(505)은 전체가 시스 팁(325) 및 세장형 튜브(320)의 강성 튜브부(390) 내에 위치설정된다. 바늘 팁(505)이 세장형 튜브(320) 및 시스 팁(325) 내에 감싸지거나 삽통식 배치될 때, 시스 팁(325) 및 세장형 튜브(320)의 강성 튜브부(390)는 함께 바늘 시스템(300)의 강성 섹션 또는 강성 튜브 섹션(507)을 형성한다. 외부 시스(310)의 나머지(즉, 가요성 튜브부(395) 및 시스 요소(315))는 바늘 시스템(300)의 가요성 섹션(508)을 형성한다.

도 14에 도시된 바와 같이 바늘 팁을 강성 섹션(507) 내에 삽통식 배치함으로써, 바늘 시스템(300) 원위부(305)의 강성 섹션(507)의 전체 길이(L7)는 비-삽통식 바늘 팁을 구비한 바늘 시스템에 비해 감소된다. 바늘 팁이 외부 시스(310) 내에 감싸질 때, 강성 섹션(507)의 길이(L8)는 시스 팁(325)의 길이(L3)에 추가로 세장형 튜브(320)의 강성 튜브부(390)의 길이(L5)를 포함한다. 따라서, 바늘 팁이 외부 시스(310) 내에 감싸질 때, 강성 섹션(507)의 길이(L7)는 0.2 인치 내지 0.5 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 길이(L7)는 바늘 팁(505)이 외부 시스(310) 내에 감싸질 때 0.35 인치(0.9cm)로 측정된다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 15에서, 바늘(500)은 바늘(500)의 원위 단부(520)가 시스 팁(325)의 원위 단부(355)의 원위에 위치설정된 연장 상태로 도시된다. 도시된 실시예에서, 바늘 팁(505)의 원위 단부(520)는 비스듬한, 예리한 팁(예를 들어, 베이커 바늘 팁)으로서 형성된다. 대안적인 실시예에서, 바늘 팁(505)의 원위 단부 설계는 의료 시술의 특정 시술 요구 조건을 위해 요구되는 바와 같은 임의의 형태 또는 형상을 취할 수 있다(예를 들어, 투오히 바늘 팁과 같은 둥근 팁 또는 스프로테바늘 팁과 같은 고형 팁). 다양한 다른 바늘 팁 설계가 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 쉽게 명백할 것이다.

바늘 팁(505)은 외경(D8)을 포함한다. 바늘 팁(505)의 외경(D8)은 0.025 인치 내지 0.065 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 바늘 팁(505)의 외경(D8)은 0.042 인치(0.107cm)이다. 일부 실시예에서, 바늘 팁(505)의 외경(D8)은 11.5mm의 최소 중심선 굴곡 반경을 갖는 2.1mm 직경을 구비한 카테터 공구 채널 내에 활주 가능하게 수용되도록 구성된다. 바늘 팁(505)은 0.20 인치 내지 0.50 인치 범위일 수 있는 길이(LN)를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 길이(LN)는 0.36 인치(0.914cm)로 측정된다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 15에 도시된 16-16 선을 통과하는 바늘(500)의 단면도를 도시하는 도 16에 도시된 바와 같이, 바늘 팁(505)은 시스 팁(325) 내측에 수용되는 형성 및 크기이다. 특히, 바늘 팁(505)은 시스 팁(325)의 원위부(410) 내측에 딱 맞게 수용되는 형상 및 크기이다. 도시된 실시예에서, 시스 팁(325)의 원위부(410)의 내경(D7)은 바늘 팁(505)의 외경(D8)보다 단지 약간 큰 크기이고, 이에 의해 바늘 팁(505)은 시스 팁(325) 내에 단단히 지지될 수 있다. 바늘 팁(505)은 내경(D9)을 포함한다. 바늘 팁(505)의 내경(D9)은 0.20 인치 내지 0.55 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 바늘 팁(505)의 내경(D9)은 0.035 인치(0.098cm)이다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 15에서, 길이(L8)는 바늘(500)이 연장 위치에 있을 때 바늘 시스템(300)의 원위부(305)의 강성 섹션(507)의 길이를 나타낸다. 특히, 강성 섹션(507)은 세장형 튜브(320)의 강성 튜브부(390), 시스 팁(325), 및 바늘 팁(505)의 감싸지지 않은 원위 부분(530)을 포함한다. 바늘 팁(505)이 외부 시스(310)의 외측의 연장 상태인 경우, 강성 섹션(507)의 길이(L8)는 바늘(500)의 감싸지지 않은 부분(530)의 길이(L10)뿐만 아니라 시스 팁(325)의 길이(L3)에 추가로 세장형 튜브(320)의 강성 튜브부(390)의 길이(L5)를 포함한다. 따라서, 바늘 팁(505)이 외부 시스(310)로부터 감싸지지 않는 경우, 강성 섹션(507)의 길이(L8)는 0.20 인치 내지 0.70 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 길이(L8)는 바늘 팁(505)이 외부 시스(310)로부터 원위로 연장할 때 15mm로 측정된다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다. 도시된 실시예에서, 바늘(500)이 연장된 구성인 경우, 바늘 팁(505)의 근위 부분(531)은 외부 시스(310) 내에 유지된다. 특히, 근위 부분(531)은 강성 튜브부(390) 내에 유지된다.

길이(L9)는 세장형 튜브(320), 시스 팁(325), 및 바늘(500)의 감싸지지 않은 부분(530)의 전체 길이를 나타낸다. 길이(L9)는 0.3 인치 내지 1.5 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 길이(L9)는 30mm로 측정된다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 14, 도 17, 및 도 18에 도시된 바와 같이, 바늘 재킷(510)은 이중 루멘, 가요성 튜브를 포함한다. 도시된 실시예에서, 바늘 재킷은 센서 루멘(550) 및 바늘 루멘(555)을 포함한다. 센서 루멘(550)은 도 2에 도시된 센서 시스템(235)을 지지하도록 구성된다. 센서 루멘(550)은 플러그 요소(560)에 의해 그 원위 단부에서 차단된다(예를 들어, 막힌다). 따라서, 센서 루멘(550)은 바늘 팁 루멘(512)(도 16에 도시됨)과 유체 연통하지 않고, 센서 시스템(235)은 바늘 루멘(555)의 내용물로부터 보호된다. 플러그 요소(560)는 가능한 바늘 팁(505)에 가깝게 위치설정될 수 있고, 이에 의해 바늘(500)에 대해 센서 시스템(235)의 검지 범위를 최대화한다. 일부 실시예에서, 바늘 재킷(510), 플러그 요소(560), 및 센서 시스템(235)은 센서 시스템(235)이 바늘 팁(505)의 위치를 정확하게 나타내기 위해 가능한 바늘 팁(505) 가까이에 위치설정되는 위치/배향 센서(예를 들어, 5-DOF 센서)를 포함한다. 일 양태에서, 센서 루멘(550)은 센서 시스템(235) 상의 굽힘 변형을 최소화(예를 들어, 5-DOF 센서 상의 굽힘 변형을 최소화)하도록 형성되고 구성된다. 일 양태에서, 바늘 재킷(510)은 (바늘 루멘에 대한) 센서 시스템(235)의 축방향 위치를 1mm 내에서 유지하도록 형성 및 구성된다.

바늘 루멘(555)은 바늘 팁 루멘(512)과 유체 연통하도록 구성된다. 다양한 예에서, 바늘 루멘(555)은 흡인 루멘, 유동 루멘(예를 들어, 관개 루멘 또는 약 전달 루멘), 및/또는 공구 전달 루멘으로서 작동할 수 있다. 바늘 루멘(555)은 단면 샘플 면적(A1)을 갖는다. 바늘 루멘(555)의 단면 샘플 면적(A1)은 0.1mm² 내지 0.5mm² 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 바늘 루멘(555)의 단면 샘플 면적(A1)은 0.25mm²이다. 바늘 재킷(510)은 필수적인 가요성 및 내구성을 갖는 다양한 가요성 재료 중 임의로 형성될 수 있고, 비-제한적 예로서, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 및 플루오네이티드 에틸렌 프로필렌 등이다.

바늘 재킷(510)은 외경(D10)을 포함한다. 바늘 재킷(510)의 외경(D10)은 0.031 인치 내지 0.07 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 바늘 재킷(510)의 외경(D10)은 0.050 인치(0.127cm)이다. 바늘 재킷(510)은 두께(T2)를 포함한다. 바늘 재킷(510)의 두께(T2)는 0.02 인치 내지 0.010 인치 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 바늘 재킷(510)의 두께(T2)는 0.0030 인치(0.0076cm)이다. 상기 치수는 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제한적이도록 의도되지 않는다. 다른 치수가 고려된다.

도 19a 및 도 19b에 도시된 바와 같이, 바늘 팁(505)을 강성 섹션(507) 내에 삽통식 배치함으로써 바늘 시스템(300)의 강성 섹션(507)의 길이(L8)를 감소시키는 능력은 바늘 시스템(300)이 환자 내측의 목표 영역 또는 병변(565)을 관통하는 것이 필요한 바늘 팁(505)의 구조적 특성(예를 들어, 길이 및 직경)을 여전히 허용하면서 감싸진 상태의 바늘(500)을 사용하여 구불구불한 경로(560)(예를 들어, 좁은 선회 반경을 구비함)를 항해할 수 있게 한다.

도 19a는 구불구불한 경로(560) 내의 예리한, 좁은 굴곡부를 항해하는 바늘 시스템(300)을 도시한다. 바늘 팁(505)은 바늘 팁(505)이 외부 시스(310)의 강성 섹션(507) 내에서 후퇴하는 삽통식 또는 후퇴 구성이기 때문에, 강성 섹션(507)의 길이(L8)는 (즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 그리고 바늘 팁(505)이 연장된 구성일 때 도 15 및 도 19a에 도시된 길이(L8)에 비해) 최소화된다. 강성 섹션(507)의 단축된 길이(L8)는 바늘 시스템(300)이 우연히 이웃 조직을 손상시키지 않고 구불구불한 경로(560) 내의 좁거나 긴밀한 굴곡부를 항해 가능하게 한다.

도 19b는 (예를 들어, 목표 영역(565)으로부터 생검 샘플을 획득하거나 흡인하기 위해) 외부 시스(310)의 외부로 연장하고 목표 영역(565)을 관통하는 바늘 팁(505)을 도시한다. 일부 실시예에서, 바늘 시스템(300)은 목표 영역(565)의 생검 샘플을 도 14 및 도 15에 도시된 바늘 루멘(555) 내에 흡인한다. 다른 실시예에서, 바늘 시스템(300)은 목표 영역(565)의 생검 샘플을 바늘 팁(505) 내로 취한다. 바늘 시스템이 생검 샘플을 획득할 때, 플러그 요소(502)는 주위 액체(예를 들어, 조직 및/또는 혈액)가 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같은 센서 루멘(550) 내에 함유된 센서 시스템(235)과 접촉하는 것을 방지한다.

바늘 팁(505)이 시스 팁(325)의 원위 단부(355)를 지나서 연장될 때, 강성 튜브부(390) 및 시스 팁(325)은 바늘 팁(505)을 둘러싸고, 지지하고, 효과적으로 굳어지게 되도록 협동하여 바늘(500)이 목표 영역(565)을 관통 가능하게 한다. 도시된 실시예에서, 강성 튜브부(390) 및 시스 팁(325)의 조합 길이(L5 및 L3)는 각각 바늘 팁(505)이 후퇴될 때 바늘 팁(505)을 감싸도록 충분히 길지만 구불구불한 경로(560) 내의 긴밀한 굴곡부를 항해할 정도로 충분히 짧다(도 19a에 도시된 바와 같음). 따라서, 외부 시스(310)의 강성 섹션(507)의 길이(L8)는 적어도 바늘 팁(505) (도 14에 도시됨)의 길이(LN)만큼 길다. 즉, 바늘 팁(505)의 길이(LN)는 각각 시스 팁(325) 및 강성 튜브부(390)의 조합 길이(L3 및 L5) 이하이다. 따라서, 바늘 시스템(300)은, 바늘 팁(505)이 외부 시스(310)로부터 나타날 때 안정성, 거리 제어, 목표 정확도, 및 예측 가능한 바늘 경로를 제공하기 위해 충분한 원위 강성을 제공하는 능력을 유지하면서, 긴밀한 굴곡 반경부를 항해하기 위해 강성부(507)의 길이(L8)(도 14에 도시된 바와 같음)를 충분하게 감소시키도록 충분히 그 자체 상에서 내측으로 삽통식 배치될 수 있다.

유사하게, 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같이, 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)을 외부 시스(260)의 강성 원위부(280) 내에 삽통식 배치함으로써 바늘 시스템(250)의 강성 섹션(284)의 길이(Lr)를 감소시키는 능력은 바늘 시스템(250)이 환자 내측의 병변(565)을 관통하는데 필요한 강성 원위 섹션(270)의 구조적 특성(예를 들어, 길이 및 직경)을 여전히 허용하면서 감싸진 상태의 바늘(265)을 사용하여 구불구불한 경로(560)를 항해 가능하게 한다.

도 20a는 구불구불한 경로(560) 내의 예리한 좁은 굴곡부를 항해하는 바늘 시스템(250)을 도시한다. 강성 원위 섹션(270)은 강성 원위 섹션(270)이 외부 시스(260)의 강성 원위부(280) 내에서 후퇴하는 삽통식 또는 후퇴 구성이기 때문에, 강성 섹션(284)의 길이(Lr)는 (즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 그리고 바늘 팁(505)이 연장 구성일 때 도 3a에 도시된 길이(Lr)에 비해) 최소화된다. 강성 섹션(284)의 단축된 길이(Lr)는 바늘 시스템(250)이 우연히 이웃 조직을 손상시키지 않고 구불구불한 경로(560) 내의 좁거나 긴밀한 굴곡부를 항해 가능하게 한다.

도 20b는 (예를 들어, 목표 영역(565)으로부터 생검 샘플을 획득 또는 흡인하기 위해) 외부 시스(260) 외부로 연장하고 목표 영역(565)을 관통하는 강성 원위 섹션(270)을 도시한다. 도시된 실시예에서, 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270) 및 가요성 근위 섹션(273) 양자 모두는 외부 시스(260)의 외측으로 연장한다. 이 방식으로, 바늘 시스템(250)은 바늘(265)의 강성 및 가요성 섹션 양자 모두가 병변(565)을 관통 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 바늘 시스템(250)은 목표 영역(565)의 생검 샘플을 바늘 루멘(274) 내에 흡인한다. 다른 실시예에서, 바늘 시스템(250)은 목표 영역(565) 내의 생검 샘플을 원위 강성 섹션(270) 내로 취한다.

오직 원위 강성 섹션(270)이 외부 시스(260)의 원위 단부(276)를 지나서 연장되는 경우, 강성 원위부(280)는 원위 강성 섹션(270)을 둘러싸고, 지지하고, 효과적으로 굳어지게 하여 바늘(265)이 목표 영역(565)을 관통 가능하게 한다. 도시된 실시예에서, 강성 원위부(280)의 길이(Ld)는 바늘(265)이 후퇴될 때 강성 원위 섹션(270)을 감싸도록 충분히 길지만 구불구불한 경로(560)(도 20a에 도시된 바와 같음) 내의 긴밀한 굴곡부를 항해하도록 충분히 짧다. 따라서, 외부 시스(260)의 강성 원위부(280)의 길이(Ld)는 적어도 바늘(265)의 강성 원위 섹션(270)의 길이(Ln)(도 3c에 도시된 바와 같음)만큼 길다. 따라서, 바늘 시스템(250)은 바늘(265)이 외부 시스(310)로부터 나타날 때 안정성, 거리 제어, 목표 정확도 및 예측 가능한 바늘 경로를 제공하기에 충분한 원위 강성을 제공하는 능력을 유지하면서 긴밀한 굴곡 반경부를 항해하기 위해 강성 섹션(284)의 길이(Lr)(도 3b에 도시된 바와 같음)를 충분하게 감소시키도록 충분히 그 자체 상에서 내측으로 삽통식 배치될 수 있다.

도 21 내지 도 23은 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 바늘 시스템(300)의 근위부(600)의 측면도를 부분적으로 도시한다. 일부 실시예에서, 근위부(600)는 도 2에 도시된 근위부(233)와 동일한 것일 수 있다. 도 21은 바늘(500) 및 외부 시스(310) 양자 모두가 비-연장 또는 비-전진 상태일 때 바늘 시스템(300)의 근위부(600)를 도시한다. 근위부(600)는 바늘 핸들(605), 시스 핸들(610), 및 스태빌라이저 튜브 핸들(615)을 포함한다. 스태빌라이저 튜브(620)는 다른 의료 기기(예를 들어, 카테터 또는 기관지경)에 커플링되는 짧은, 얇은-벽 하이포튜브를 포함할 수 있다. 바늘 핸들(605), 시스 핸들(610), 및 스태빌라이저 튜브 핸들(615)은 각각 바늘(500), 외부 시스(310), 및 스태빌라이저 튜브(620)의 근위 단부에 커플링된다. 바늘(500), 외부 시스(310), 및 스태빌라이저 튜브(620)는 서로에 대해 삽통식으로 배열된다. 특히, 바늘(500)은 시스 핸들(610) 및 외부 시스(310) 내에 활주 가능하게 수용되도록 구성되고, 외부 시스(310)는 스태빌라이저 튜브 핸들(615) 및 스태빌라이저 튜브(620) 내에 수용되도록 구성된다. 따라서, 도시된 실시예에서, 바늘(500)은 외부 시스(310) 내에 활주 가능하게 수용되고, 외부 시스(310)(즉, 바늘(500)을 지지함)는 스태빌라이저 튜브(620) 내에 활주 가능하게 수용된다.

도시된 실시예에서, 바늘 핸들(605)은 주 포트(625) 및 2차 포트(630)를 구비한다. 대안적 실시예에서, 바늘 핸들(605)은 상이한 구성 및/또는 다수의 포트를 구비할 수 있다. 주 포트(625)는 (예를 들어, 생검 회수를 위한) 흡인 루멘 및/또는 (약 또는 관류액의 전달을 위한) 전달 루멘으로서 사용될 수 있다. 2차 포트(630)는 도 2에 도시된 센서 시스템(108), 액추에이터(210), 및/또는 원격작동 플랫폼(215)으로부터 와이어 또는 다른 연결 요소를 지지할 수 있다. 일 실시예에서, 2차 포트(630)는 도 2에 도시된 센서 시스템(235)로부터 연결 요소를 지지한다.

바늘 핸들(605) 및/또는 시스 핸들(610)은 (예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 시스 팁(325)의 원위 단부(355) 및/또는 스태빌라이저 튜브(620)에 대한) 그 삽입 거리 또는 전진 깊이를 나타내기 위해 이들의 근위부에서 증분식 측정 표시부를 사용하여 잉크 표시되거나 마킹될 수 있다. 도시된 실시예에서, 바늘 핸들(605) 및 시스 핸들(610)은 마커(632)를 포함한다. 마커(632)는 바늘 핸들(605) 및/또는 시스 핸들(610)의 길이를 연장할 수 있다. 마커(632)는 관측 가능한 삽입 거리 표시기로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 마커(632)는 방사선 불투과성일 수 있다(예를 들어, 형광 투시 마커).

도시된 실시예에서, 시스 핸들(610) 및 스태빌라이저 튜브 핸들(615)은 각각 로킹 요소(635a, 635b)를 포함한다. 로킹 요소(635a, 635b)는 사용자가 바늘(500), 외부 시스(310), 또는 양자 모두의 전진 또는 연장을 선택적으로 정지 가능하게 한다. 도시된 실시예에서, 로킹 요소(635a, 635b)는 로킹 스크류의 형태이다. 예를 들어, 로킹 스크류(635a)를 조일 때, 사용자는 시스 핸들(610) 및 외부 시스(310)로의 바늘(500)의 원위 전진을 중단할 수 있다. 로킹 스크류(635a, 635b)의 조임에 의해, 사용자는 바늘(500) 및 외부 시스(310)의 상대 위치를 원하는 배열(예를 들어, 의료 개입의 실시간 요구 조건에 따라서)에서 일시적으로 로킹할 수 있다. 로킹 요소(635a, 635b)는 단지 이동 가능 요소의 상대 위치를 원하는 위치에 일시적으로 로킹하도록 작동 가능한 수동 로킹 기구의 일 예이다. 다른 실시예에서, 이동 가능 요소의 상대 위치는 상이한 방식으로 로킹될 수 있다. 로킹 요소(635a)는 외부 시스(310)에 대해 바늘(500)의 위치를 유지하는 유지 기구의 일 예이다. 일 양태에서, 로킹 요소(635a)는 외부 시스(310)에 대해 연장된 위치로 바늘(500)을 유지한다. 다른 실시예에서, 바늘(500) 및 외부 시스(310)의 상대 위치는 상이한 방식으로 유지될 수 있다.

도 22는 바늘(500)이 연장 또는 전진 상태이고 외부 시스(310)가 비-연장 또는 비-전진 상태일 때 바늘 시스템(300)의 근위부(600)를 도시한다. 바늘 핸들(605)은 바늘 핸들(605)이 부분적으로 시스 핸들(610) 내에 삽통식 배치되도록 원위로 가압되거나 전진되게 도시된다. 바늘 핸들(605)가 원위로 전진될 때, 바늘(500)은 동시에 외부 시스(310) 내로 원위로 전진한다. 바늘(500)이 외부 시스(310)를 통해 원위로 전진할 때, 바늘(500)의 바늘 팁(505)은 (도 15에 또한 도시된 바와 같이) 시스 팁(325)으로부터 나타날 수 있다. 일 예에서, 바늘(500)은 최소 30mm 삽입된다.

도 23은 바늘(500) 및 외부 시스(310) 양자 모두가 연장 또는 전진 상태일 때 바늘 시스템(300)의 근위부(600)를 도시한다. 도 23에 도시된 바와 같이, 바늘 핸들(605)은 바늘 핸들(605)이 시스 핸들(610) 내로 부분적으로 삽통식 배치되도록 원위로 가압 또는 전진되게 도시된다. 추가로, 시스 핸들(610)은 시스 핸들(610)이 스태빌라이저 튜브 핸들(615) 내로 부분적으로 삽통식 배치되도록 원위로 가압 또는 전진되게 도시된다. 시스 핸들(605)이 원위로 전진될 때, 외부 시스(310)는 동시에 (예를 들어, 스태빌라이저 튜브(620)를 통해) 원위로 전진한다. 외부 시스(310)가 바늘(500)을 넘어 원위로 전진할 때, 외부 시스(310)의 세장형 튜브(320) 및 시스 팁(325)은 (도 14에도 도시된 바와 같이) 바늘(500)의 바늘 팁(505)을 둘러싸고 이를 감싼다.

일 예에서, 사용자는 바늘(500)이 외부 시스(310) 내에 감싸지는 동안 환자 내의 관심 해부 영역을 향해서 스태빌라이저 튜브(620) 및 임의의 간섭 의료 기기를 통해 (도 14에 도시된 바와 같이) 바늘 시스템(300)을 전진시킬 수 있다. 초기 전진 도중, 바늘 시스템(300)의 근위부(600)는 도 22에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다. 일 양태에서, 사용자는 시스 팁(325)의 원위 단부(355)를 관심 해부 영역(예를 들어, 환자 내부)에 인접하게 정확하게 위치설정하기 위해 센서 시스템(235)(도 2에 도시됨)을 이용할 수 있다. 시스 팁(325)의 원위 단부(355)를 관심 해부 영역에 인접하게 위치설정한 이후, 사용자는 바늘 손잡이(605)를 시스 핸들(610) 내로 원위로 전진시킬 수 있고, 이에 의해 도 14에 도시된 바와 같이 바늘(500)의 바늘 팁(505)이 외부 시스(310)로부터 나타나게 된다(예를 들어 외부 시스(310)의 원위의 조직을 관통함). 사용자가 바늘(500)을 조직 내로 전진시킬 때 또는 전진시킨 이후, 사용자는 외부 시스(310)를 바늘 팁(505)을 넘어 활주시키도록 시스 핸들(610)을 원위로 전진시킬 수 있다. 외부 시스(310)는 바늘 팁(505)이 (도 20에 도시된 바와 같이) 조직을 통과하여 나아갈 때 바늘 팁(505)을 보호하고 추가로 바늘(500)의 궤적을 안내할 수 있다.

다른 예에서, 예를 들어, 생검 시술 도중, 사용자는 외부 시스(310)(예를 들어 시스 팁(325))를 관심 해부 영역(예를 들어, 도 18 및 도 19에 도시된 병변(565))에 인접한 위치에 남겨 놓으면서 (예를 들어, 바늘 팁(505) 및/또는 바늘 루멘(555) 내의) 생검을 획득한 이후 외부 시스(310)로부터 바늘(500)을 후퇴시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 원하는 생검 샘플이 외부 시스(310) 제거 없이 그리고 제1 생검의 위치를 잃지 않고 획득되는지 여부를 검사할 수 있다. 사용자가 동일한 생검 위치로부터 또는 그 생검 위치에 인접한 다른 생검 샘플을 원하는 경우, 사용자는 간단히 바늘(500)을 외부 시스(310) 내로 재삽입하고 도 22에 도시된 바와 같이 바늘 핸들(605)을 원위로 전진시켜 다른 생검 샘플을 획득할 수 있다.

다른 실시예에서, 바늘 시스템은 바늘(500)을 중심으로 삽통식 유형으로 배열된 다중 시스 또는 강성 섹션을 포함할 수 있다. 이러한 시스는 외부 시스(310)에 대해 설계면에서 실질적으로 유사할 수 있고, 이러한 강성 섹션은 상술된 강성 섹션(507)에 대해 설계면에서 실질적으로 유사할 수 있다. 도 24 및 도 25는 바늘 시스템(700)을 도시하고, 바늘 시스템은 서로에 대해 삽통식 유형으로 배열된 강성 섹션(705), 강성 섹션(710), 강성 섹션(715), 및 바늘(500)을 구비한다. 특히, 바늘(500)은 강성 섹션(715) 내에 활주 가능하게 후퇴 및 수용되도록 구성되고, 강성 섹션(715)은 강성 섹션(710) 내에 활주 가능하게 후퇴 및 수용되도록 구성되고, 강성 섹션(710)은 강성 섹션(705) 내에 활주 가능하게 후퇴 및 수용되도록 구성된다. 도 24에서, 바늘(500) 및 강성 섹션(715 및 710)은 바늘 시스템(700)의 전체 강성 길이(L11)를 구비한 연장 또는 부분적 연장 상태로 도시된다. 그러나, 도 25에 도시된 바와 같이, 바늘(500), 강성 섹션(715), 및/또는 강성 섹션(710)은 바늘 시스템의 강성 길이(L11)를 강성 섹션(705)의 길이(L12)까지 단축하기 위해 화살표(725)의 방향으로 내향으로(함께 또는 독립적으로) 삽통식 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 바늘 시스템은 가요성 및 강성 부분 양자 모두를 구비한 다중 삽통식 부분을 포함한다.

도 26은 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 예시적인 바늘 시스템(790)을 도시한다. 특히, 예시적인 바늘 시스템(790)은 본 개시내용의 일 실시예에 따르는 예시적인 의료 기기(805) 내에 위치설정된 예시적인 센서 스타일렛(800)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 의료 기기(805)는 비스듬한 팁(810)을 구비한 바늘을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 의료 기기(805)는 루멘(815)을 포함하는 다양한 중공 의료 기기 중 임의를 포함할 수 있고, 중공 의료 기기는 비-제한적 예로서, 내시경, 카테터, 생검 공구, 및 전달 기기를 포함한다. 일부 실시예에서, 의료 기기(805)는 도 27을 참조하여 후술되는 바와 같이, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바늘(265)과 동일한 것일 수 있다.

센서 스타일렛(800)은 의료 기기(805)의 루멘(815) 내에 활주 가능하게 수용되는 형상 및 크기인 제거 가능 스타일렛이다. 센서 스타일렛(800)은 의료 기기(805)의 루멘(815)의 루멘 내경(Di)보다 적은 외경(Ds)을 갖는 세장형 부재를 포함한다. 일부 실시예에서, 외경(Ds)은 센서 스타일렛(800)이 의료 기기(805) 내에 같은 높이로 끼워지도록 루멘 직경(Di)보다 약간 작게 측정된다.

센서 스타일렛(800)은 의료 기기(805)에 관한 형상 및/또는 위치 데이터를 제공하도록 구성된 센서 시스템(820)을 구비한다. 일부 실시예에서, 센서 시스템(820)은 상술된 센서 시스템(235)과 동일한 것일 수 있다. 센서 시스템(235)은 센서 스타일렛(800)의 적어도 일부와 실질적으로 정렬된다. 바늘 시스템(790)이 도 1에 도시된 원격작동 의료 시스템(100)의 의료 기기 시스템(104)인 경우, 센서 시스템(235)은 센서 시스템(108)의 구성요소일 수 있다. 바늘 시스템(790)이 수동으로 작동되거나 다른 방식으로 비-로봇식 시술을 위해 사용되는 경우, 센서 시스템(235)은 추적 시스템에 커플링될 수 있으며, 이 추적 시스템은 형상 센서와 정보교류하고 수신된 형상 데이터를 처리한다. 의료 기기(805)의 특정 조향 기구와 관계없이, 바늘 시스템(790)의 사용성은 센서 시스템(235)의 포함에 의해 향상된다.

센서 시스템(235)은 의료 기기(805)의 특성을 측정 또는 검출할 수 있다. 예를 들어, 센서 시스템(235)은 의료 기기(805) 및/또는 의료 기기(805)를 따르는 하나 이상의 개별 세그먼트의 위치, 배향, 속도, 자세, 및/또는 형상을 결정할 수 있다. 센서 시스템(235)에 의해 판독된 데이터는 도 1에 도시된 센서 시스템(108) 및/또는 제어 시스템(112)에 의해 사용 가능한 형상 및/또는 위치 정보로 변환된다. 형상 및/또는 위치 정보는 이후 의료 기기(805)의 추가 조작을 안내하는데 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 센서 시스템(235)은 센서 스타일렛(800)의 원위 단부(822)의 근위에서 종결된다. 다른 실시예에서, 센서 시스템(235)은 센서 스타일렛(800)의 원위 단부(822)까지 연장할 수 있다.

소정의 실시예에서, 센서 스타일렛(800)은 방사선 불투과성 마커를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 26에 도시된 실시예에서, 센서 스타일렛(800)은 센서 스타일렛(800)의 원위부(830)에 커플링된 방사선 불투과성 마커(825)를 포함한다. 방사선 불투과성 마커(825)는 센서 스타일렛(800)을 원주 방향으로 둘러싸는 튜브형 마커를 포함한다. 다른 실시예에서, 방사선 불투과성 마커는 비-제한적 예로서, 직사각형, 삼각형, 타원형, 선형, 및 비-원주방향 형상을 포함하는 임의의 다양한 적합한 형상으로 형성 및 구성될 수 있다.

방사선 불투과성 마커(825)는 사용자가 환자 내의 센서 스타일렛(800)의 (그리고 센서 스타일렛(800)이 루멘(815) 내에 위치설정되는 경우 의료 기기(805)의) 위치 및 배향을 형광 투시적으로 시각화 가능하게 한다. 방사선 불투과성 마커(825)는 임의의 다양한 생체 적합 방사선 불투과성 재료로 형성될 수 있고, 이 재료는 의료 기기(805)를 포함하는 의료 시술을 보조하기 위해 형광 투시법 하에서 충분히 관측 가능하다. 이러한 방사선 불투과성 재료는 비-제한적 예로서, 백금, 금, 은, 백금/이리듐 합금, 및 텅스텐으로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 방사선 불투과성 마커(825)는 텅스텐으로 형성될 수 있다.

마커(825)는 예를 들어, 접착제 접합, 폴리머의 두 개의 층 사이의 적층, 또는 증착 등의 다양한 공지된 방법을 사용하여 센서 스타일렛(800)에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 방사선 불투과성 마커(825)는 백금 코팅 또는 클래딩에 의해 형성된다. 도시된 실시예는 센서 스타일렛(800)의 원위 단부(822)에 인접하게 배열된 단일 방사선 불투과성 마커(825)를 포함하지만, 다른 실시예는 방사선 불투과성 마커의 임의의 개수 및 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 스타일렛(800)은 방사선 불투과성 마커가 없다.

의료 기기(805)는 다른 것 중에서 여러 금속, 합금, 복합체, 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 의료 기기(805)는 다른 것 중에서 수술용 스틸, 생체적합 플라스틱, 또는 조합체로 형성될 수 있다. 센서 스타일렛(800)은 또한 다른 것 중에서 다양한 금속, 합금, 복합체, 플라스틱, 또는 조합체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서 스타일렛(800)은 다른 것 중에서 수술용 스틸 또는 생체적합 플라스틱으로 형성될 수 있다. 추가로, 의료 기기(805) 및 센서 스타일렛(800)은 다양한 형상을 갖는 단면을 가질 수 있고, 일 예시적인 실시예에서, 의료 기기(805)는 수술용 스틸로 형성될 수 있고, 센서 스타일렛(800)은 수술용 스틸 팁 및 코일을 포함할 수 있다.

이 예시적인 실시예에서, 의료 기기(805) 및 센서 스타일렛(800)은 원통형 형상 및 원형 단면을 가질 수 있다.

센서 스타일렛(800)은 사용자가 스타일렛을 채용하길 원하는 경우 의료 기기(805)의 루멘(815) 내에 (예를 들어, 의료 기기(805)의 근위 단부(미도시)를 통해) 선택적으로 삽입될 수 있고, 센서 스타일렛(800)이 (예를 들어, 흡인 또는 전달을 위한) 루멘(815)의 사용을 허용하도록 더 이상 요구되지 않는 경우 제거될 수 있고, 센서 스타일렛(800)이 다시 필요한 경우 루멘(815) 내에 재삽입될 수 있다. 도시된 실시예에서, 센서 스타일렛(800)의 적어도 일부는 센서 스타일렛(800)이 루멘(815) 내에 위치설정될 때 의료 기기(805)의 길이방향 축(LA)과 정렬된다. 센서 스타일렛(800)은 그 길이를 따라서 변하는 가요성 정도를 구비할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 센서 스타일렛(800)은 그 근위 단부에서보다 그 원위 단부에서 더 강성일 수 있다. 다른 실시예에서, 센서 스타일렛(800)은 그 길이를 따라서 균일한 가요성일 수 있다.

도 27은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 예시적인 바늘 시스템(250) 내에 위치설정되는 도 26에 도시된 센서 스타일렛(800)을 도시한다. 특히, 센서 스타일렛(800)은 바늘(265)의 루멘(274) 내에 위치설정되게 도시된다. 따라서, 센서 스타일렛(800)은 바늘(265)이 환자 해부 구조부를 횡단할 때 바늘(265)에 관한 형상 및/또는 위치 데이터를 제공함으로써 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같은 환자 해부 구조부를 통해 바늘 시스템(250)을 안내하는데 보조할 수 있다.

본 발명의 실시예의 하나 이상의 요소는 제어 시스템(112)과 같은 컴퓨터 시스템의 프로세서에서 실행되는 소프트웨어에서 실행될 수 있다. 소프트웨어에서 실행될 때, 본 발명의 실시예의 요소는 본질적으로 필요한 임무를 수행하는 코드 세그먼트이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트는, 전송 매체 또는 통신 링크를 통해 반송파에서 구현되는 컴퓨터 데이터 신호에 의해 다운로드될 수 있었던 프로세서 판독가능 저장 매체 또는 장치에 저장될 수 있다. 프로세서 판독가능 저장 장치는 광학 매체, 반도체 매체, 및 자기 매체를 포함하는 정보를 저장할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다. 프로세서 판독 가능 저장 디바이스 예는 전자 회로, 반도체 디바이스, 반도체 메모리 디바이스, 리드 온리 메모리(ROM), 플래시 메모리, 소거할 수 있는 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(EPROM), 플로피 디스켓, CD-ROM, 광학 디스크, 하드 디스크 또는 다른 저장 디바이스를 포함하고, 코드 세그먼트는 인터넷, 인트라넷, 등의 컴퓨터 네트워크를 통해 다운로드 될 수 있다.

제시된 프로세스 및 디스플레이는 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치와 관련될 수 없다는 점에 유의한다. 다양한 이러한 시스템을 위한 필요한 구조는 청구항의 요소로서 명확할 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 임의의 특정 프로그래밍 언어를 참고하여 설명되지 않는다. 여기에 설명된 바와 같은 본 발명의 교시를 실행하기 위해 다양한 프로그래밍 언어가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 발명의 소정의 예시적인 실시예가 첨부 도면에 개시되고 도시되었으나, 이러한 실시예는 광범위한 발명의 단지 예이고 광범위한 발명에 대한 제약이 아니며, 본 발명의 실시예는 특정 구성 및 도시되고 개시된 배열로 제한되지 않는데, 이는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 다양한 다른 변형예가 발생할 수 있기 때문이라는 점이 이해될 수 있다.

Claims (21)

1. 의료 장치이며,
   강성 원위부 및 가요성 근위부를 구비하는 세장형 시스로서, 제1 루멘을 형성하는, 세장형 시스,
   제1 루멘 내에 적어도 부분적으로 활주 가능하게 배치되는 세장형 기기로서, 제2 루멘을 형성하는 강성 원위 섹션을 구비하는, 세장형 기기, 및
   강성 원위 섹션을 강성 원위부로부터 연장된 위치로에서 해제 가능하게 유지하기 위한 보유 기구를 포함하는, 의료 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 강성 원위 섹션은 세장형 시스 내로 완전히 후퇴 가능한, 의료 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 강성 원위 섹션의 길이는 강성 원위부의 길이보다 짧은, 의료 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 보유 기구는 강성 원위 섹션과 강성 원위부 사이에 적어도 하나의 결합 특징부를 포함하는, 의료 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 보유 기구는 수동 로킹 기구를 포함하는, 의료 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 세장형 기기는 강성 원위 섹션에 고정되게 커플링되는 가요성 근위 섹션을 더 포함하는, 의료 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가요성 근위부는 바늘 루멘 및 센서 루멘을 형성하고,
   상기 바늘 루멘은 제2 루멘과 유체 연통하고,
   상기 센서 루멘은 제2 루멘과 유체 연통하지 않는, 의료 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 센서 루멘은 세장형 기기의 근위 단부와 세장형 기기의 원위 단부 사이에서 연장하는 세장형 기기의 길이방향 축과 실질적으로 평행한 정렬 상태에서 센서 시스템의 축방향 위치를 유지하도록 구성되는, 의료 장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 세장형 기기의 강성 원위 섹션에 인접한 센서 루멘 내에 배치되는 플러그 요소를 더 포함하고, 상기 플러그 요소는 상기 제2 루멘과 상기 센서 루멘 사이의 유체 연통을 방해하도록 구성되는, 의료 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 세장형 시스의 근위 단부와 상기 세장형 시스의 원위 단부 사이에서 연장하는 세장형 시스의 길이방향 축과 실질적으로 평행한 정렬 상태의 센서 시스템을 더 포함하는, 의료 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 센서 시스템은 세장형 기기의 형상을 측정하도록 구성되는, 의료 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 센서 시스템은 상기 세장형 기기의 위치를 측정하도록 구성되는, 의료 장치.
13. 제1항에 있어서,
    센서 시스템을 구비한 제거 가능 센서 스타일렛을 더 포함하고, 상기 제거 가능 센서 스타일렛은 상기 세장형 기기 내에 활주 가능하게 수용되도록 구성되는, 의료 장치.
14. 제1항에 있어서,
    제3 루멘을 형성하는 제2 세장형 시스를 더 포함하고, 상기 세장형 시스는 제3 루멘 내에 적어도 부분적으로 활주 가능하게 배치되는, 의료 장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 강성 원위 섹션은 강성 원위부의 내경에 거의 근사하는 외경을 구비하는, 의료 장치.
16. 방법이며,
    강성 원위부를 구비한 세장형 시스를 구불구불한 경로를 통해 관심 해부 조직까지 항해시키는 단계,
    강성 원위 섹션을 구비한 세장형 기기를 상기 세장형 시스의 루멘으로부터 연장시키는 단계,
    상기 강성 원위 섹션을 상기 강성 원위부로부터 연장된 위치에서 유지하는 단계, 및
    상기 강성 원위 섹션 및 강성 원위부를 관심 해부 조직 내에 삽입하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제16항에 있어서,
    관심 해부 조직의 생검 샘플을 흡인하는 단계를 더 포함하는, 방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 강성 원위 섹션을 상기 강성 원위부로부터 연장된 위치에서 유지하는 단계는 강성 원위 섹션과 강성 원위부 사이의 결합 특징부를 결합하는 단계를 포함하는, 방법.
19. 제16항에 있어서,
    상기 강성 원위 섹션을 상기 강성 원위부로부터 연장된 위치에서 유지하는 단계는 수동 로킹 기구를 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.
20. 제16항에 있어서,
    상기 세장형 시스를 항해시키는 단계는 형상 센서로부터 정보를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 제16항에 있어서,
    상기 세장형 시스를 항해시키는 단계는 위치 센서로부터 정보를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.

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